[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) }PD?x4  
应用示例简述 J&wrBVv1uk  
1. 系统细节 z.--"cF  
 光源 Y$shn]~  
— 高斯激光束 Bi9 S1p  
 组件 ) m[0,  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 YP/BX52v  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 >2TDYB|;  
 探测器 2/3,%5j_  
— 视觉感知的仿真 uPhFBD7  
— 高帽，转换效率，信噪比 s7[du_)  
 建模/设计 @h$cHZ  
— 场追迹： Pd6p)zj  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ycTX\.KV  
^fa+3`>  
2. 系统说明 D:4Iex9$F"  
OW;]=k/(  
vWc=^tT  
8HDYA$L  
3. 建模&设计结果 qS:hv&~  
E0[ec6^qwY  
不同真实傅里叶透镜的结果： Z_Qs^e$  
x4Q*~,n  
a"@k11  
f%<kcM2  
4. 总结 {26/SY  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 JHC 6l  
g1UP/hNJ\8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 G(" S6u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 yY+)IU.  
WBvh<wTw;  
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。 ',$Uw|N  
$dIu${lu  
应用示例详细内容 &
@NTedg!  
%5Q5xw]w3  
系统参数 LQ(z~M0B  
Q8OA{EUtq  
1. 该应用实例的内容 e=e^;K4  
/%fBkA#n  
o."k7fLB  
LX;w~fRr.  
]zK'aod  
2. 仿真任务 Y>W$n9d&G2  
IYAvO%~  
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。 qz[qjGdHg  
>
U.  
3. 参数：准直输入光源 }ya@*jH  
>ka*-8?  
nE;^xMOK!  
A@M%}h  
4. 参数：SLM透射函数 8$9Q=M  
!D#wSeJ  
`
TwDR6&  
5. 由理想系统到实际系统 ?'SHt9b3|  
RI.6.f1dy  
(OS -v~{r@  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 nz_=]PHO&  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 PY.4J4nn|  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 #x|x
L7  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 o\<m99Ub  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 2yB)2n#ut  
v|~&I%S7  
9NzK1V0X  
' b?' u  
Fs+ CY  
应用示例详细内容 5@c/,6l  
}7Lo}}  
仿真&结果 B:5NIa  
4sJM!9eb[  
1. VirtualLab中SLM的仿真 j`H5S  
sVzU
>  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Z:_ wE62'  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 V/N:Of:\R  
 为优化计算加入一个旋转平面 @bfW-\ I  
,EsPm'`?A/  
V%|CCrR  
ahJ-T@  
2. 参数：双凸球面透镜 4DLp+6zP  
v$n J$M&k  

oY NIJXln  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 6>L)  
 由于对称形状，前后焦距一致。 vH[G#A~4  
 参数是对应波长532nm。 U
w`YlUT\  
 透镜材料N-BK7。 /kZ{+4M  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 #k}x} rn<'  
Nj5V" c  
%1JN%  
1UHlA8w7Q  
$~^Y4 } m  
[nYm-\M  
3. 结果：双凸球面透镜 n7EG%q6m+  
fC4#b?Q  
JyiP3whW  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 LA +BH_t&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 pYxdE|2j  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 :NCY6? [Dz  
OCX>LK!K  
mQ$a^28=qR  
<]w(1{q(  
0aWy!d
  
4. 参数：优化球面透镜 r}>q*yx:  
4Y'Kjx  
@gc|Z]CV  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 2bnF#-(  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $
T#yxx  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 - WEEnwZ  
 透镜材料同样为N-BK7。 #&$a7L}  
 <u=k X  
7>
@g)%",  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0`H)c) pP  
>du _/*8:  
HxE`"/~.7k  
$ap6Vxjr  
5. 结果：优化的球面透镜 Bu{1^g:  
pBR9)T\n  
r.~^h^c]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 %C1*`"Jb&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 NA/hs/ '  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 q@@C|oqEX  
}Ghh%]  
`i"7; _HoV  
@lO(QpdG  
6. 参数：非球面透镜 XX9u%BZ~  
VV%Q "0\  
+`(,1L1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ,Oj 53w=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 P;8D|u^\*  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 HLruZyN4  

6@X j  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Cju%CE3a  
%=PGvu  
=7l'3z8  
l,w$!FnmR  
]+)cXJ}6#  
7. 结果：非球面透镜 iC`mj  
naaww  
 y5!fbmf  
 生成期望的高帽光束形状。 :}n\ r/i  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 PKK18E}{%^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 DtRu&>o_6D  
}b$W+/M\  
"'9[c"Iz  
P_y8[Y]?  
i|/EA7  
8. 总结 s.{nxk.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $p?TE8G  
HuRq0/"  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4xl}kmvv  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &X%vp?p  
qVe&nXo  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 +m+v1(@  
5;4bZ3e,0  
扩展阅读 84|oqwZO  
#y2IHO-  
扩展阅读 6$*\
%  
 开始视频 WKDa]({k%  
-     光路图介绍 KhFw%Z0s<  
 该应用示例相关文件： wBaIN]Y,  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 %@Ow.7zh  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 qHtonJc