[技术]基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究 [复制链接]

空间光调制器(SLM.0003 v1.0) O{#=d  
应用示例简述 u*hSj)vr1  
1. 系统细节 8<Hf"M  
 光源 720DV+o  
— 高斯激光束 ocs+d\  
 组件 |P%Jw,}]9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 G;YrF)\  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 R=jI?p  
 探测器 yj\Nk
h  
— 视觉感知的仿真 fk&8]tK4  
— 高帽，转换效率，信噪比 MG.` r{5  
 建模/设计 )==Jfn y  
— 场追迹： -,U3fts  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 rW=Z>1  
lv04g} W  
2. 系统说明 |j7,Mu+
 
AB4(+S*LA  
d QqK^#  
`^)jLuyu  
3. 建模&设计结果 /{&t
Y:;m  
,k;^G>< =  
不同真实傅里叶透镜的结果： <*qnY7c&N;  
 a24"yT  
}9FSO9*&}  
n^g|Ja  
4. 总结 3xaR@xjS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3qf Ym}d  
ZusEfh?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #~ )IJ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /#)/;  
$6
9oV:  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 `9BROZnq  
ATK_DEAu  
应用示例详细内容 9J2NH|]c  
o{y9r{~A  
系统参数 =Lf,?"S  
^y<<>Y'I  
1. 该应用实例的内容 N u<_}  
I+tb[*X+  
?M\{&mlF  
]d! UJ&<?  
;5659!;  
2. 仿真任务 ,)vDeU  
$}!p+$  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 kH G"XTL  
!1$])VQWI  
3. 参数：准直输入光源 X\bOz[\  
~?K~L~f5  
xLK<W"%
0  
WE:24b6  
4. 参数：SLM透射函数 ~f$|HP}  
hhCrUn"  
K<>oa[B9  
5. 由理想系统到实际系统 JvVWG'Z"  
3h$6t7=C  
Ab{ K<:l  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 v|dBSX9k0  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 w9< R#y[A  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 MkfBuW;)  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 W\d{a(*  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 21K>`d\  
(|klSz_4LM  
ChGYTn`X   
g?z/2zKR  
X=5xh  
应用示例详细内容 Ya3C#=  
:~Wrf8UQ  
仿真&结果 K,+LG7ec  
|}BLF  
1. VirtualLab中SLM的仿真 \LR~r%(rM  
3@dL/x4A  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Qz5sxi  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ILEz;D{]  
 为优化计算加入一个旋转平面 k_ & :24Lj  
49GkPy#]L=  
TN+iA~kQ  
J??-j  
2. 参数：双凸球面透镜 47+&L  
+B B@OW  
lr>oYS0  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ;oW6 NJ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 j*
so9M6|c  
 参数是对应波长532nm。 P
g,b-W?n*  
 透镜材料N-BK7。 Wbr|_W  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 8xMEe:}V  
n}F&1Z  
\<JSkr[h!"  
#@YPic"n7`  
_x%7@.TB  
v1o#1;  
3. 结果：双凸球面透镜 Cl;oi}L  

g!@<n1 L  
~.{/0T  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 5na~@-9p  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 H?<N.Dq  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 dP#|$1  
(eI5_`'VC  
4|buk]9  
tItX y  
`^u>9v-+'  
4. 参数：优化球面透镜 zMbN;tu  
dgR g>)V  
"-e \p lKj  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~ {E'@MU  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 CtyoHvw+M  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ^U `[(kz=  
 透镜材料同样为N-BK7。 sGyeb5c  
G`SUxhCk  
;&<{ey  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 UW N*j_9i  
|^:cG4e  
EYtL_hNp}I  
m+`fn;*  
5. 结果：优化的球面透镜 u$DHVRrF<  
zL$@`Eh-KP  
~zHjMo2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 F_w Z"e6  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 KK&rb~  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 aZ2!i  
q$I;dOCJ,  
QQ%D8$k"  
]$ L|  
6. 参数：非球面透镜 _-q.Q^  
tjIl-IQ  
!nqUBa  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 `IP/d  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 3.|S  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 [$qyF|/K`n  
4" Cb/y3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 61SlVec*o8  
Z>QF#."m  
hBS.a6u1'd  
Ja,w
fRq  
@G8lr  
7. 结果：非球面透镜 {K+icTL3  
v=0(~<7B  
6N!Q:x^4(T  
 生成期望的高帽光束形状。 \]</w5 Pi,  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 GGNvu)"  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ^A!Qc=#
z}  
I9/W;# *~  

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C  
9KDEM gCW  
d:
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8. 总结 F20E_2;@@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N*"p|yhd]  
2Z-ljD&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?ATOXy  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 BcL{se9<  
UYk/v]ZA  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 h}*/Ge]aM  
@JtM5qB  
扩展阅读 u$>4F|=T  
+1uF !G&l  
扩展阅读 5>CEl2mSl  
 开始视频 dYG,_ji  
-     光路图介绍 G'oG</A  
 该应用示例相关文件： ~ DBcIy?  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 z>XrU>}  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Xnz3p"