[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) A?"/ >LM  
应用示例简述 z,c=."<z  
1. 系统细节 A@)ou0[n@  
 光源 YSux#*#H  
— 高斯激光束 T0"q,lrdxV  
 组件 U?A3>
 
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ]. 0;;v6)  
— 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 :ioD*k  
 探测器 <F?UdMT4y  
— 视觉感知的仿真 ^ wb9n  
— 高帽，转换效率，信噪比 x\5v^$  
 建模/设计 +k\cmDcb  
— 场追迹： Y InPmR  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ky I~  
?<U">8cP  
2. 系统说明 L16">,5  
1ZO/R%[  
2>/}-a  
XvIY=~  
3. 建模&设计结果 qL~|bfN  
7uq^TO>9f  
不同真实傅里叶透镜的结果： 5U6b\jxX  
E(Zm6~  
=i>i,>bv  
EM!9_8 f  
4. 总结 \?"p]&2UcB  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 zR5KC!xc  
La r9}nx0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 oa6&?4K?F  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 NE+ ;<mW  
A$-\Er+f  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 -;iCe7|Twf  
k:#u%Z   
应用示例详细内容 b)7v-1N  
tgC)vZ&a  
系统参数 :5_394v  
qkBCI,X_Y  
1. 该应用实例的内容 ?[2>x{5Z  
B:#9   
3u[5T|D'  
|f2bb  
S#nW )=   
2. 仿真任务 v$#l]A_D  
lH/7m;M  
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。 - *v)sP"@  
0}N"L ml  
3. 参数：准直输入光源 Q-Oj%w
4e  
YRu#JYti  
P.- `[  
Q:8t1ZDo  
4. 参数：SLM透射函数 dgT(]H  
:*MR$Jf  
, FR/X/8  
5. 由理想系统到实际系统 }ZJJqJ`*e  
3f(tb%pa5  
wicW9^ik  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ]nq/yAF%  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 k(M(]y_  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 J$i.^|hE/  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 F$jfPy-f  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Fb6d1I^wR  
.+&M,% x  
,O_iSohS  
{'yr)(:2M  
+aN"*//i  
应用示例详细内容 j7~Rw"(XQc  
t]E@AJOK  
仿真&结果 :ZadPn56  
rUZ09>nDy  
1. VirtualLab中SLM的仿真 P DwBSj  
lr]C'dD  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 .yB{+  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2Y
K2t<EO  
 为优化计算加入一个旋转平面 Rd[^)q4d$w  
GOD{?#
c$  
i':a|#e>  
|IDZMd0  
2. 参数：双凸球面透镜 MH|R@g  
ydMSL25<+  
.$o A~  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Ll, U>yo  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [DvQk?,t  
 参数是对应波长532nm。 MqRJ:x  
 透镜材料N-BK7。 /Ow@CB  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 eVj7%9  
KPA.5,ai  
a#a n+JY3  
$hy0U_}6  
hGR
Hu
J  
K94bM5O 1  
3. 结果：双凸球面透镜 -6$GM J7  
38GZ_z}r  
B_*Ayk   
 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。 sfk;c#K  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 mDO! o  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 U:bnX51D4  
QW_BT^d"  
a\}` f=T  
=yWdtBng  
FM7`q7d  
4. 参数：优化球面透镜 <u/(7H
 
Y|buQQ|  
Zgo%Jo  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 I3u)y|Y=  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 }s[`T   
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 }i J$&CJ  
 透镜材料同样为N-BK7。 `pF7B6[B  
8RQv  
dSe d6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 J,\e@  
J~C=o(r  
i8S=uJ]n  
{W HK|l  
5. 结果：优化的球面透镜 }G<~Cx5[  
;SX~u*`R  
wo;OkJKF  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 H
p@Q  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 x"r,l/gzy  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 3-'3w,  
MjWxfW/  
M3r;Pdj2r  
fXh{_>  
6. 参数：非球面透镜 txE+A/>i9  
dsH*9t:z  
5vJxhBm/  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ~/XDA:nfL:  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 M6GiohI_"P  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 -hc8IS
 
i[:cG  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }F"98s W  
SM8_C!h:  
9ENI%Jz  
.R l7,1\  
Ks<+@.DLTu  
7. 结果：非球面透镜 %>5>wP   
%0 i)l|  
|(AFU3~  
 生成期望的高帽光束形状。 (][-()YV  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \0vs93>?  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 T#wG]DH;  
\+=`o .2  
\>G}DGz  
"YWZ&_n**  
_3< P(w{  
8. 总结 $/|vbe,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E(vO^)#  
#Ge_3^'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FBbaLqgVF{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 crN*eFeW  
x,zYNNx5g  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 H:XPl$;  
g[bu9i  
扩展阅读 `'&mO9,<-  
- Ry+WS=  
扩展阅读 s;Gg  
 开始视频 (\!?>T[En  
-     光路图介绍 E AZX  
 该应用示例相关文件： [cco/=c  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 v$w}UC%uf  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 iJZNSRQJ}r