[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[!g,Gmoh  
应用示例简述 XHlx89v7  
1. 系统细节 1=t\|Th-  
 光源 RZ[r XV5  
— 高斯激光束 #?z1cgCg  
 组件 &n:F])`2  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ]{[VTjC7rY  
— 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;.Md_  
 探测器 5)yQrS !{:  
— 视觉感知的仿真 0F<O \  
— 高帽，转换效率，信噪比 ya'@AJS  
 建模/设计 fodr1M4J  
— 场追迹： nV0"q|0K;  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 G1"=}Wt`  
xe
: D7  
2. 系统说明 66%#$WH#  
p5~
;8Q7  
]AGJPuX  
zSYWNmj&  
3. 建模&设计结果 mdOF0b%-]  
+*Cg2`  
不同真实傅里叶透镜的结果： x=qACoq  
yoj5XBM  
<)]B$~(a  
!o 7uZC\  
4. 总结 F^=|NlU&%  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]*^mT&$7  
Kk~0jP_B9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 dxkXt  k  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 O4&/g-  
=ot`V; Q>  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 }b YiyG\  
I,AI$A
 
应用示例详细内容 H+; _fd  
OZ_'&CZ  
系统参数 Lvc*L6  
1C=}4^Pu  
1. 该应用实例的内容 Z\{WBUR;4t  
eR8qO"%2:  
=? xA*_^  
7fl'nCo\"  
@)m+O#a  
2. 仿真任务 }_M.-Xm  
;P _`4w3  
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。 q01zN:|-1  
;2}0Hr'|  
3. 参数：准直输入光源 ~]A';xH&  
7BF't!-2F  
;'pEzz?k"  
1(!!EcU_  
4. 参数：SLM透射函数 x
N}P0  
&^4W+I{H  
i<1w*yu  
5. 由理想系统到实际系统 {:Z#8dGe  
.dp~%!"Sn,  
PF!Q2t5c3  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,I@4)RSAH|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 X?Omk, '  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 5<a)SP 0  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _?@>S7-  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 H U$:x"AW  
,q/K&'0`  
pp#Kb 2*  
f<WnPoV  
Z[AJat@H  
应用示例详细内容 N"T~U\R  
X&M4c5Li  
仿真&结果 T[<ll
h'+  
rem&F'x0V  
1. VirtualLab中SLM的仿真 X\ \\RCp  
JO7IzD\
  
 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)。 z8>KY/c  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 DZ ~|yH  
 为优化计算加入一个旋转平面 ED"5y  
}.2pR*W  
Ua V9T:)x  
2v`VtV|B  
2. 参数：双凸球面透镜 J`}/+WN7  
tJ.LPgfZ  
,Xk8{=  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 \E?1bc{\f  
 由于对称形状，前后焦距一致。 'iMI&?8u  
 参数是对应波长532nm。 MJV&%E6{:{  
 透镜材料N-BK7。 F.PD5%/$q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 k%:]PQjYT  
_ZzPy;[i?  
9qwVBu ;  
{ j&|Em]  
cKF02?)TX  
YV{^S6M  
3. 结果：双凸球面透镜 n?Gm 5##  
9Wx q  
S][:b  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 z O$SL8U  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *[W!ng  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Ao`9fI#q  
^;W,:y&  
#dW$"u  
8dIgw  
_=q)lt-UY  
4. 参数：优化球面透镜 4^70r9hV9  
I.y|AQB  
y"$|?187x  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 o0s+ roiD  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 JZu7Fb]L9  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 A{9Hm:)  
 透镜材料同样为N-BK7。 go2:D#mf  
YIgzFt[L  
VC>KW{&J0  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 N[aK#o,  
C"IPCJYn  
S:rW}rJ  
HEjV7g0E  
5. 结果：优化的球面透镜 H0tjN&O_  
CXCU5-  
nF A7@hsm  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 D9#e2ex]  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 RG:ct{i  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 "St,4b  
 A3'i -  
lP9a*>=a  
1K^/@^  
6. 参数：非球面透镜 kwGj7'  
YDjQ&EH  
I+`~6  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 vx!nC}f"k`  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 IO^O9IEx,  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 <Er|s^C  
qx0J}6+NlU  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v8 6ls[lzu  
QhpE2ICU  
\vFkhm  
|P5?0{  
En5I  
7. 结果：非球面透镜 2R2Z6}  
_6=6 b!hD  
mjBXa  
 生成期望的高帽光束形状。 TKRu^KH9  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 bG.aV#$FIg  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 0p Lb<&  
!WVF{L,/I  
C+y:<oo)  
8{Zgvqbb  
f*oL8"?u&  
8. 总结 bmt2~!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %0:  (''  
&h4(lM  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 IWm|6@y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w?!@fu  
+Icg;m{  
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。 dxMz!  
BszkQ>#6  
扩展阅读 6wnfAli.  
*]x]U >EF  
扩展阅读 *(o~pxFTR  
 开始视频 pw- C=MY]  
-     光路图介绍 mKxQU0`  
 该应用示例相关文件： $[FO(w@f  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 eW7;yH  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @BW~A@8