[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) YJ6:O{AL1  
应用示例简述 VOC$Kqg;  
1. 系统细节 @r[SqGa:  
 光源 :~Ra}  
— 高斯激光束 ;F- mt(Y  
 组件 ]#DCO8Vk  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 q{}5wM  
— 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 BPkL3Ev1V  
 探测器 EdqB4-#7  
— 视觉感知的仿真 J~J+CGT~2  
— 高帽，转换效率，信噪比 %}H 2  
 建模/设计 2%fzRXhu%  
— 场追迹： i`f!)1  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 (e5Z^9X  
WI| -pzg  
2. 系统说明 7bbFUUUG"  
'/XP4B\(E  
OcWKK!
A  
Rs{8vV  
3. 建模&设计结果 u0<yGsEGD  
!0? B
=yA  
不同真实傅里叶透镜的结果： (!8b$)k  
pam9wfP  
;X]B0KFe7  
AH/^v;-  
4. 总结 LCS.C(n,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ` ;mQ"lO  
OY(CB(2N  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 P@GU2[1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 bh5P98s  
&+(D< U  
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。 k4<28  
dZIbajs'  
应用示例详细内容 e(0cz6  
$Bncdf  
系统参数 NwOV2E6@OW  
y@$E5sz  
1. 该应用实例的内容 0+1!-
Wo  
zJ(DO>,p&  
GPGPteC  
G"m0[|XH  
OAiW8BAe  
2. 仿真任务 &qPezyt  
un!v1g9O  
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。 JW><&hY$"  
fnr8{sr.2Z  
3. 参数：准直输入光源 Iv3yDL;  
yU/?4/G!  
"|J6*s   
aY,Bt
 
4. 参数：SLM透射函数 |uz<)  
e(^I.`9z  
gfN=0Xj4  
5. 由理想系统到实际系统 XRkUv>Yk  
NBasf n  
Opf)TAl{  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "XV@OjrE  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 - |DWPU!"  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 z__t8yc3  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 re%XaL  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 @}Ry7H0O  
!nJl.Y$  
#E=8kbD7  
4?@#w>(  
'l\PL1  
应用示例详细内容 t
 3N}):  
Z R=[@Oi  
仿真&结果 2+)h!y]  
|Fze9kZO  
1. VirtualLab中SLM的仿真 _~CJitR3  
9&zR i  
 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)。 >*O5Ry:4  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 `$JZJ!,A  
 为优化计算加入一个旋转平面 r|ZB3L|7  
qHe H/e%`V  
p`7d9MV^  
D5Sbs(  
2. 参数：双凸球面透镜 zb[kRo&a0W  
A0A|cJP
 
'D+njxCk.A  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ,
o2x,I  
 由于对称形状，前后焦距一致。 {JQV~rfh`  
 参数是对应波长532nm。 /L`qOr2E  
 透镜材料N-BK7。 )fuAdG  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 |v>W  
j`u2\ ;  
CW@EQ3y0  
|em_l$oGc  
*Ta
{  
gW G>}M@  
3. 结果：双凸球面透镜 *wdNZ  
TD;u"  
aE]RVyG@L  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 RXO}mu]Iu  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 8N<2RT8W  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 9D5v0Qi  
]<iD'=a  
],<pZ1V;  
lA,[&  
sEb*GF*.V  
4. 参数：优化球面透镜 :2t?0YR  
1OFrxSg  
_P_R`A)"  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Urm(A9|N  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 /u'V>=D;f  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =b3<}]  
 透镜材料同样为N-BK7。 of_Om$  
1VXn`O?LW  

)P W Zc?M  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P#KTlH  
GQ9H>Ssz  
x50ZwV&j
 
~Ctq  
5. 结果：优化的球面透镜
(Ixmg=C6y  
s=&x%0f%  
yEL5U{  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ?D@WXE0a  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 r[nvgzv@  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 XJ1<!tl  
:N=S nyz  
3jM+j_nR  
h],l`lT1\  
6. 参数：非球面透镜 2,6|l.WFpE  
ibuoq X`  
UDgUbi^v|D  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 u$V@akk  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 $gcC}tX  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 3AC/;WB9  
Z&Z=24q_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &Y8S! W@4  

HqKD
]1  
\ci[<CP  
";/,FUJJ  
}ILg_>uq[  
7. 结果：非球面透镜 `yua?n  
BWG#W C  
k%sh;1.  
 生成期望的高帽光束形状。 idP2G|Z  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 .^FdO$"  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 _Dg|Iz,Uh  
sG k'G573  
/: }"Zb  
ty)~]!tA  
mT#ebeBaf  
8. 总结 A:Kit_A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H.s:a#l?  
 5wy3C  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >0jg2vqt  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 N:e5=;6s  
^yVKW5x  
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。 \m3ca-Y  
gK>aR ^*  
扩展阅读 NR0fxh  
]w9\q*S]  
扩展阅读 U=\!`_f':  
 开始视频 M@78.lPS  
-     光路图介绍 2VA mL7)  
 该应用示例相关文件： iz\GahK  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 rh 7%<xb>  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 x`gsD3C