[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) {w52]5l  
应用示例简述 \(;X3h  
1. 系统细节 js F96X{  
 光源 M]uO%2  
— 高斯激光束 `3'4_@7s9  
 组件 " "{#~X}  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Uu(FFd~3  
— 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 j6#RV@ p`  
 探测器 [`U9
  
— 视觉感知的仿真 &pN/+,0E  
— 高帽，转换效率，信噪比 }gtkO&  
 建模/设计 fBZR  
— 场追迹： R}0xWPt9G  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 A[Pz&\@  
TKrh3   
2. 系统说明 {Ax{N  
50HRgoP5Y  
YdF\*tZ  
o 4cqLMu  
3. 建模&设计结果 p?Jx2(%m  
;H`>jI$  
不同真实傅里叶透镜的结果： >*e,+ok  
f{ER]U  
.?LP$O=  
<}t<A
 
4. 总结 /5r!Fhx  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3ox
0-+_  
m)"wd$O^w  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 rF)[ Sed:T  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 a6epew!2  
MClvmv^  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 xAJuIR1Hi  
b5Vn_;V*  
应用示例详细内容 ctT6v
a  
D/TEx2.=J3  
系统参数 rFU|oDF  
+Q!  
1. 该应用实例的内容 2Pic4Z  
,-.
a! a  
W>T6Wlxu`6  
\iM  
4@1C$|k  
2. 仿真任务 HRF;qR9v  
/d-
d8n  
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。 ~"8)9&  
az;o7[rI^  
3. 参数：准直输入光源 CI~ll=9`  
-Gn0TA2/C  
).uR@j  
1@ .Eh8y  
4. 参数：SLM透射函数 sJB::6+1(|  
J)"g`)\2+  
0MX``/Z72  
5. 由理想系统到实际系统 2#t35fU  
%\QK/`krp  
f]37Xl%I  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 @-G^Jm9~\m  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ,/6 aA7(  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 -9> oB  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 MO-)j_o-Z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 xji2#S%  
a^QyYX}\qR  
?R8wmE[w  
Qz9*o  
\\9$1yg  
应用示例详细内容 5V"g,]'Nd  
0OAHD'  
仿真&结果 i{5,mS&  
rA6lyzJ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 / +9o?Kxya  
LJ+Qe%|  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 wU1h(D2&h  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 |)WN%#v  
 为优化计算加入一个旋转平面 zf}X%tp  
M->$'Zgh`  
lx"#S'^~  
[6{o13mCWE  
2. 参数：双凸球面透镜 Uf<hzP  
Q{"QpVY8  
:UDT! 5FNO  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 MPI=^rc2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 `am]&0g^+(  
 参数是对应波长532nm。 K6X}d,g  
 透镜材料N-BK7。 U-0A}@N  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 LCf)b>C*  
SFQYrY  
i>}aQ:&^0  
]> 36{k]&  
P}RewMJ$L  
kjVJ!R\  
3. 结果：双凸球面透镜 xQK;3b  
G.[,P~yy.  
1?j['~aE  
 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。 !Ey=  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 TEYn^/n~  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 jt?.g'  
c>3AR17+5  
<4m@WG  
eK=<a<tx  
fu]mxGPc  
4. 参数：优化球面透镜 1{pU:/_W  
BJ,9C.|  
d?Y|w
3lB  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 SV}C]<  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 U81--'@y  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 7\xGMCctM  
 透镜材料同样为N-BK7。 q+}KAk|]V  

;ZVT[gi*  
+dgHl_,i  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ]`,jaD  
0`D` Je<t  
-4IHs=`;I  
?!B
f# "TY  
5. 结果：优化的球面透镜 G&LOjd2  
9KgGK cy%  
*~>}*  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 vz1yH%~E  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 k~,({T<  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 7u|X .X  
2uln)]  
VsJ4sb7  
;p_@%*JAx  
6. 参数：非球面透镜 p6Ie?Gg  
;)'@kzi  
a#L:L8T;j  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 .nG14i7C  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ^/V>^9CZ  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 7}r6mr0vpm  
g,61'5\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
jr`;H  
uihU)]+@t/  
2f8\Osn>m  
G9 g -EP\  
suF<VJ)&s  
7. 结果：非球面透镜  Z,Z4Sp  
}8e_  
R|u2ga~  
 生成期望的高帽光束形状。 )d$FFTH  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \a7
caT{  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 \fD)|  
LjEG1$F>  
Q dPqcw4+X  
A6Vb'Gq
v{  
FBP'AL|  
8. 总结 z9qF<m  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 mNk@WY_F  
<<M1:1  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5"WI^"6b:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 uG){0%nX  
3"O&IY<  
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。 LuE0Hb"S8  
E3"j7y[S  
扩展阅读 UrRYK-g  
E gD$A!6N8  
扩展阅读 Mc@_[q!xY?  
 开始视频 j' }4ZwEh  
-     光路图介绍 ^(+@uuBx  
 该应用示例相关文件： 6'[gd  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 IDK~ (t  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 %F2T`?t: