[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) d/7lefF  
应用示例简述 j|e[s ?d  
1. 系统细节 @rb l^  
 光源 H0*5_OJ!i  
— 高斯激光束 89cVJ4]g~!  
 组件 a)2yE,":  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 +dkS/b  
— 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 Q;nAPS  
 探测器 #\bP7a+  
— 视觉感知的仿真 a-n4:QT  
— 高帽，转换效率，信噪比 [$ :  
 建模/设计 tk/`%Q  
— 场追迹： /!Z^Y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 0>!/rR7  
^t'3rft  
2. 系统说明 }iIbc
A  
]#<  
i9UI,b%X  
/f1'm@8;  
3. 建模&设计结果 !k~z5z'=py  
?kt=z4h9(  
不同真实傅里叶透镜的结果： he)ulB  
S*%iiD)  
Pd
Y>#Cyh  
}gsO&g"8  
4. 总结
ew#T8F[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 w 7tC|^#G  
r3I,11B  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 C]`eH*z~8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `HUf v@5  
{TZE/A3D,  
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。 b2h":G|s  
 }sMW3'V  
应用示例详细内容 -Gsl[Rc0H;  
NMjnL&P`  
系统参数 8.I9}_  
'o\;x"YJ  
1. 该应用实例的内容 $<e +r$1  
B[NJ^b|  
gwQvao  
Xa`(;CLW?  
7o{*Z  
2. 仿真任务 7;HUE!5,^l  
D6!tVdnVe  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 DY><qk  
T2bnzIi  
3. 参数：准直输入光源 '\*A"8;h  
C<he4n.  
J5T=!wF (  
o`%I{?UCDJ  
4. 参数：SLM透射函数 XUsy.l/  
9YSVK\2$  
umDtp\  
5. 由理想系统到实际系统 Js}tZ\+P75  
-,>:DUN2  
|t\KsW  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ?;8M^a/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 {v+a!#{c7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 T|f_~#?eV  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 3%NE/lw1  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 onzA7Gre  
>5i?JUZ  
Dy
I2Ye  
yQS04Bl]  
, ;'SVe%  
应用示例详细内容 ,cQ)cY[  
x_ySf!ih  
仿真&结果 szn%wZW  
|!re8|JV_  
1. VirtualLab中SLM的仿真 d2ofxfpg+  
JfKg_&hM  
 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)。 &5/JfNe3  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 -ddOh<U>  
 为优化计算加入一个旋转平面 "4[<]pq  
n49s3|#)G  
-eYL*P
a  
?W<cB`
J  
2. 参数：双凸球面透镜 w?;b7i  
jmPp-}tS7  
,$i<@2/=m  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~D!ESe*=  
 由于对称形状，前后焦距一致。 !>|`ly$6  
 参数是对应波长532nm。 Et0&E  
 透镜材料N-BK7。 i-V0Lm/  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 _U=S]2QW  
O<iI  
/T#
o<D  
o?=fhc  
Eb7}$Ji\  
Jh(mbD  
3. 结果：双凸球面透镜 wKrdcWI,Z  
J<-Fua^  
iXnx1w  
 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。 }JJ::*W2n  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 DsG !S*  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 [R$liN99z;  
.)nCOwR6p  
a5I%RY  
Z[bv0Pr  
:9O|l)N)W=  
4. 参数：优化球面透镜 Q}ZBr^*]1e  
a~F u  
!z.^(Tj  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 s3y}Yg  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @s?oJpo  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 SFOQM*H  
 透镜材料同样为N-BK7。 tdb4?^.s  
7Fc |  
t3M0La&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^zkd{ov  
@+Pf[J41  
ur`V{9g  
s!=!A  
5. 结果：优化的球面透镜 %0Vc\M@"G  
6vZt43"m?\  
"9.6\Y\*  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ;?#i]Bh>S  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。  MbM:3  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 VN!^m]0  
dfXV1B5  
],!pp3U  
Ubp
g92  
6. 参数：非球面透镜 <,#rtVO$  
lTd+{TF.  
WoJ]@Me8  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 $t%"Tr  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ^S3A10f,  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ta2z  
7?*~oV
ZW  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,\Z8*Jr3Q  
UYlJO{|a  
_6| /P7"  
#`2GAM];7  
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? y,  
7. 结果：非球面透镜 L'zdsa}Et  
=]6_{#Z<  
mq>*W'M  
 生成期望的高帽光束形状。 g(M(Hn7  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 _dz:\v  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 dVK@Fgo  
2I9{
+>k  
-{.h\  
+*]SP@|IYI  
Q2??Kp]1  
8. 总结 oo"JMD)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 e=|F(iW  
)yfOrsM  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `=WzG"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 mv
xc[  
v#zfs'  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 }d$vcEI$3  
Zm?G'06  
扩展阅读 C _k_D  
\v B9fA:*  
扩展阅读 K.c6Rg  
 开始视频 9~*_(yjF  
-     光路图介绍 ZfF`kD\  
 该应用示例相关文件： V1AEjh  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 jFK9?cLT  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 n$A(6]z5O