[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) [VwoZX:  
应用示例简述 h3Z0NJ=xM  
1. 系统细节 I_@XHhyVZ  
 光源 [L
@ vC>G  
— 高斯激光束 ~I)\d/7o  
 组件 $nbZ+~49  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 GKKf#r74  
— 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 k GzosUt  
 探测器 +3n07d
  
— 视觉感知的仿真 B?J#NFUb  
— 高帽，转换效率，信噪比 0dgp<  
 建模/设计 A#j'
JA>_  
— 场追迹： K%A:W  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 <}$o=>'  
Y/_b~Ahn  
2. 系统说明 d^W
EfH  
miZ&9m  
>*%mJX/F  
cvvba 60  
3. 建模&设计结果 *:3`$`\54  
<M|kOi  
不同真实傅里叶透镜的结果： r9uuVxBD  
H)5v X+9D  
u%vq<|~-  
Q<V?rPAcx  
4. 总结 ;'r} D!8w/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 QvH=<$  
'J&$L c  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 d&QB?yLd  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 'e;]\< 0z  
257pO9]  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 /=}w%-;/;  
aoh"<I%]>4  
应用示例详细内容 "-+5`!Y  
gZe(aGh  
系统参数 tTB,eR$  
ee.#Vhz  
1. 该应用实例的内容 2n]Br  
)8:Ltn%  
.>0j<|~  
Wi Mi0?$.  
i5sNCt  
2. 仿真任务 [wJM=`!W  
e:E:"elr]  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 FDA``H~  
-# [=1Y  
3. 参数：准直输入光源 qJb9JL$s  
%o4ZD7@ '  
w NlC2is  
>i%{5d  
4. 参数：SLM透射函数 T\VKNEBo  
LwV4p6A  
B\,pbOE?#  
5. 由理想系统到实际系统 qcSlY&6+  
0yhC_mI  
o.ntzN  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 oz(V a!  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 9gFema{U  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 5J^S-K^r  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 < `r+ZyM  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 :d v{'O  
nCZ&FNi{O~  
A{Jp>15AVg  
owDp?Sy}E  
~ [k0ay  
应用示例详细内容 0drt,k  
C:+-T+m[  
仿真&结果 ' XJ>;",[  
u]K&H&AxT  
1. VirtualLab中SLM的仿真 U_t[J|  
mhZ{}~  
 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)。 tA2Py  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 uHj"nd13  
 为优化计算加入一个旋转平面 +ML4.$lc^  
\wR $_X&  
ZS*PY,  
X}@^$'W  
2. 参数：双凸球面透镜 SJg4P4|  
z>rl7&[@  
I8R#EM%C#  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 AI{Tw>hZ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 _Mi`]VSq9  
 参数是对应波长532nm。 ZG29q>  
 透镜材料N-BK7。 3K2B7loD)~  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ws1io.  
Y.XNA]|  
N8hiv'3  
d??;r:  
cEI "  
BG>fLp  
3. 结果：双凸球面透镜 h$p]M^Z7  
@d&(*9Y  
ZqtL4M~9  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 BbU%p  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 05o)Q &`  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 GM_~2Er]  
{)V!wSi  
bTBV:]w  
%.k~L  
5`Q*  
4. 参数：优化球面透镜 tu5g> qb  
Qt-7jmZw1  
Z^tTR]u\$  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _}bs0 kIz  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 x*H,eY3  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 +2:\oy}!8  
 透镜材料同样为N-BK7。 B*0TM+  
p**Sd[|  
R[#Np`z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !wbO:py[8>  
(G1KMy  
O0Z!*Hy  
4S%s
=vw  
5. 结果：优化的球面透镜 k^VL{z:EWB  
&`@S_YLr  
wh Hp}r  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 8dPDs#Zl  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。
]|m?pt  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 5#275Hyv  
g=#Cc( q  
DT;n)7+,  
k|hy_? *  
6. 参数：非球面透镜 NL^;C3u  
(
YV]T!q  
Vs1H)T%  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 hwx1fpo4  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 7sX#6`t  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 As{Q9o5j/  
et`1#_o  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @23?II$=@  
B~?R 6  
"]SA4Ud^  
$)YalZ  
SO|!x}GfI  
7. 结果：非球面透镜 q1^bH6*fl  
tZXq<k9  
wC>}9
OM  
 生成期望的高帽光束形状。 p=XEMVqm  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。  l;;,[xhq  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 dz6&TdEl  
*KV^X(/  
V3S"LJ  
i,h)VCc  
7_9^nDU  
8. 总结 qdPmTaak  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %!\iII  
\? n<UsI  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 A3Xfu$[u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %zKTrsMZ  
SpO%nZ";g8  
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。 t5aX9WIW  
Cl8S_Bz  
扩展阅读 x'v-]C(@  
|4C5;"Pc  
扩展阅读 IKrojK8-?  
 开始视频 3^Q;On|  
-     光路图介绍 3,"G!0 y.  
 该应用示例相关文件： :u,Ji9 u  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 7](aPm8  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^\oMsU5(