[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)  l:a#B  
应用示例简述 P#:nXc$  
1. 系统细节 dM -<aq  
 光源 eS%8WmCV9<  
— 高斯激光束 OJFWm
Z(X  
 组件 M"Y,kA|+  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 h5n@SE>G  
— 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 #]*d8  
 探测器 4?_^7(%p  
— 视觉感知的仿真 i"^ yy+  
— 高帽，转换效率，信噪比 n&Q0V.  
 建模/设计 ]<;y_  
— 场追迹： dA#'HMh@  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {(d 6of`C_  
ziQ&M\  
2. 系统说明 *y~~~ 'J/  
T#}"?A|  
Vc8w[oS  
bz`rSp8h  
3. 建模&设计结果 Xa
g#ZT  
RRpCWcIv"  
不同真实傅里叶透镜的结果： b-J6{=k^  
}'p*C
$  
pe!"!xJE  
/i"1e:cK  
4. 总结 EQy~ ^7V B  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 GC
rsf  
cVaGgP}\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !H zJ*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $%1oZ{&M  
i@=(Y~tD`  
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。 G1SOvdq  
5hDm[*
83  
应用示例详细内容 `nd$6i^#W  
#,SP
V&  
系统参数 =)!~t/  
Wm!cjGK  
1. 该应用实例的内容 qjN*oM,  
G,b*Qn5#  
f5*hOzKG6  
c
`UizZ  
>4?735f=x  
2. 仿真任务 AD7&-=p&w  
+@+*sVb  
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。 Go7 oj'"  
cZ,}1?!  
3. 参数：准直输入光源 FY,)iZ}Pq  
i@ehD@.dH  
yh+.Yn=
+  
QRdh2YH`  
4. 参数：SLM透射函数 Ee{Y1W  
=BO>Bi&&  
|cl*wFm|3  
5. 由理想系统到实际系统 T=[/x=  
v+DXs!O{  
`>HrO}x^  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 \| 'Yuh  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 "BC;zH:  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 CE|rn8M
B  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 PebyH"M(  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 $OaxetPH  

$AdBX}{  
H ;)B5C  
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9[ys  
n"Wlfd0  
应用示例详细内容 m(^nG_eX  
?:i,%]zxC  
仿真&结果 UYhxgPGsj  
FlT5R*m  
1. VirtualLab中SLM的仿真 )< p ~  
C/q
!!  
 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)。
tcJ
N`N  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 m-<m[49  
 为优化计算加入一个旋转平面 pz

eCdHF  
!9_'_8  
A(+%DZ  
vywpX^KPv  
2. 参数：双凸球面透镜 #@P0i^pFTB  
,hE989x<iI  
#cqI0ny?G  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 !iW>xo  
 由于对称形状，前后焦距一致。 sAoxLI  
 参数是对应波长532nm。 *rA]q' jM  
 透镜材料N-BK7。 @iN"]GFjS  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 OU<v9`<  
Yzw[.(jc}  
ipS:)4QFxJ  
+9B .}t#  
cVDcda|PE  
?HeUU  
3. 结果：双凸球面透镜 &"^U=f@v  
_IWLC{%V  
U|x#'jGo'  
 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。 I5ZM U  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 dj{~!}  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 "6Z(0 iu:{  
6i%Xf i  
e/}4Pt  
9T0g%&  
w[AL'1s]  
4. 参数：优化球面透镜 h=B= J  
~yJJ00%  
]`M2Kwp  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Q"H/RMo-  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 `UTUrM  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 /y(0GP4A  
 透镜材料同样为N-BK7。 tTWEhHQ`  
=Q*3\)7
 
G=|~SYz  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .h(iyCxP  
d0;?GQYn:  
^!gq_x  
<>)N$$Rx&  
5. 结果：优化的球面透镜 `\f 3Ij,  
?hViOh$.  
:aH5=@[!y  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 tHK>w%|\R  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Udq!YXE0  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 !s:e  
l>KkAA
 
(>NZYPw^3  
6@eF|GoP  
6. 参数：非球面透镜 na"!"C s3  
'gHg&E9E&  
pTXF^:8  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 J_?v=dW`  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 
_
W^;a  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Nd&UWk^  
y G3aF(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 vrcIwCa  
V:vqt@  
DTSf[zP/  
{Wu[e,p  
Q<gUu^rq  
7. 结果：非球面透镜 ambr}+}  
)]s<Czm%  
1GK>&;  
 生成期望的高帽光束形状。 &} { #g  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 9bspf {  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 : ]
+6l  
PjH'5Y  
9\c]I0)3p  
lRb>W31"  
1GqSY|FSGp  
8. 总结 gn&Zt}@[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @`dlhz  
;S '?l
0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +@
~WKa  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 I]E 3&gnC  
/;Hr{f jl{  
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。 *mbzK*  
CS~_>bn  
扩展阅读 -%@ah:iJ  
o+7)cI  
扩展阅读 ^ nI2<P  
 开始视频 (zsv!U  
-     光路图介绍 ][ IOlR  
 该应用示例相关文件： y.c6r> }  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 -0x Q'1I  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 DA.k8M