[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) dSP~R  
应用示例简述 }x~1w:zHd  
1. 系统细节 <Pnz$nH:e  
 光源 {CaTu5\  
— 高斯激光束 L,/(^0;  
 组件 ,_
iR  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ! N!A%  
— 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 l~C=yP(~  
 探测器 O;6am++M@  
— 视觉感知的仿真 3UNmUDl[~  
— 高帽，转换效率，信噪比 /QW-#K|S&  
 建模/设计 \i.Yhl:O  
— 场追迹： ?= RC?K  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 nYb{?{_ca8  
q(XO_1W0V  
2. 系统说明 X+%5q =N  
JFOXr
RR=d  
bm\Zp  
sQ aP:@  
3. 建模&设计结果 pIhy3@bY  
S)\Yc=~h  
不同真实傅里叶透镜的结果： 45(n!"u65  
(Do](C  
ls,;ozU  
z#u<]] 5  
4. 总结 9`FPV`/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [B1h0IR  
Q~-MB]'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
^V?W'~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^fqco9^;  
2'-!9!C  
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。 5<77o|  
JBMJR  
应用示例详细内容 }{SpV  
nsjrzO79L8  
系统参数 Y7GHIzX  
n1Fp$9%  
1. 该应用实例的内容 v2KK%Qy  
ZD#{h J-  

Ch0t'  
+6;1.5Tc  
yk0#byW`  
2. 仿真任务 C#oH7o+_.  
"eH.<&  
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。 7\<}378/^  
=2&Sw(6j  
3. 参数：准直输入光源 Z~6PrM-M  
aTi,gJ;*  
e .(  
)Q5ja}-{V  
4. 参数：SLM透射函数 kNC]q,ljt5  
F- l!i/  
oeA}b-Ct0  
5. 由理想系统到实际系统 4<<T#oW.:G  
>`)IdX  
!wr2OxK*  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 bo_Tp~j  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Q$:>yveR*  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 M|9=B<6`7  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 W_FN*Er  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 D"ecwx{%;C  
"]kq,j^]  
8I)}c1j`v  
)o N#%%SB<  
@lu`oyM  
应用示例详细内容 LG:Mksd8=4  
MzpDvnI9  
仿真&结果 R7NE=X4  
1 R,?kUa  
1. VirtualLab中SLM的仿真 !+{$dB>a  
o`%;*tx  
 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)。 Bnu5\P  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 `\M}~  
 为优化计算加入一个旋转平面 dA[S@ysvG  
a8v9j3.  
PsOu:`=r  
|N+uEiJ  
2. 参数：双凸球面透镜 -XMWN$Ah  
?7cT$/4  
TBu[3X%  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 nv}z%.rRUj  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [l:}#5\]4  
 参数是对应波长532nm。 E0_S+`o2y  
 透镜材料N-BK7。 yl UkVr   
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &A)u!l Ue  
bTJ l  
=b/:rSd$NA  
h$2lO^  
7CV}QV}G  
QvvH/u  
3. 结果：双凸球面透镜 BaXf=RsZ  
g$9EI\a  
c]>LL(R-7)  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 I*OJPFZ^4  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 <NlL,  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 bd[%=5  
iVAAGZ>am  
344E4F"ph  
fiZq C?(  
'l&bg8K9  
4. 参数：优化球面透镜 ;^9y#muk  
[z> Ya-uz7  
q-R'5p\C?|  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 "fZWAGDBO\  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ~%Xs"R1c,  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ,); -v4$  
 透镜材料同样为N-BK7。 R,f"2 k  
3.E3}Jz`  
l#^weXSlk  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 b1Fd]4H3P  
D'Y=}I)8Dn  
< +X,oxg  
F,/yK-9  
5. 结果：优化的球面透镜 1vUW$)?X  
![3l K  
{/}p"(
^  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 m'YYkq(5%Z  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 oa2v/P1`  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 hjx=?  
+_v#V9?  
p$_X\,F  
KGNBzy~9  
6. 参数：非球面透镜 rUWC=?Q  
a`_w9r+v  
wLOS,=  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 IZ3e:  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 xXfFi5Eom  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &09g0K66  
^
gdv:[m  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 141XnAb)I  
k\A[p\  
VK3e(7b  
bC0DzBnM;  
Bl*.N9*  
7. 结果：非球面透镜 _ m<@ou7  
<nbc RO.  
G[ gfD\  
 生成期望的高帽光束形状。 [E6ZmMB&  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 W $EAo+V  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 UMj8<Lq)j  
DxJY{e9  
t# <(Q  
|tdsg  
+MvO+\/  
8. 总结 |$&v)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E0aJ~A(Hv  

}e0>Uk`[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -,^Z5N#\|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K~Z$NS^W&  
f}uW(:f  
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。 r9!,cs  
@D7/u88|  
扩展阅读 -Ta| qQa  
|eEXCn3{  
扩展阅读 MHF7hk ps}  
 开始视频 WdJJt2'  
-     光路图介绍 jzAXC^FS  
 该应用示例相关文件： DA9f\q
  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 L]#b=Y  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 >o|.0aw<