[分享]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) BMo2t'L  
应用示例简述 Hmx Y{KB  
1. 系统细节 z41v5rB4  
 光源 2M>`W5  
— 高斯激光束 +MtxS l  
 组件 @iU(4eX  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 aH&Efz^  
— 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 kXgc'w6EhF  
 探测器 ,_UTeW6M  
— 视觉感知的仿真 `qV*R 2  
— 高帽，转换效率，信噪比 Y<t(
m
$s  
 建模/设计 KJ7-Vl>  
— 场追迹： 8
 KRo<  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ja4zLf(<  
#0f6X,3  
2. 系统说明 T<%%f.x[s  
^&lkh@Y1q  
M2nWvU$  
gle<{ `  
3. 建模&设计结果 [7\x(W-:@>  
!A:d9 k  
不同真实傅里叶透镜的结果： Nwg?(h#  
Ltk-1zhI  
d/[kky}  
i~LY  
4. 总结 qi['~((  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C{>dE:*K^  
G+t=+T2m  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 d[YG&.}+8j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 r3+   
]wUH*\(y  
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。 Khh}flRy  
}"&Ye  
应用示例详细内容 T930tX6"h  
Dqc2;>  
系统参数 2%/+r  
RgVnx]IF  
1. 该应用实例的内容 !tSh9L;<O  
)XDbg>  
m7u" awM^  
oS~;>]W  
k#-%u,t  
2. 仿真任务 $|N\(}R  
NFPWh3),f  
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&iXD5t  
6
$K
@s  
3. 参数：准直输入光源 Y(Y#H$w  
Svdmg D!  
?z0W1a  
<b?$-Rx  
4. 参数：SLM透射函数 }/4),W@<  
[@2$W?0i  
;u=%Vn"2a  
5. 由理想系统到实际系统 _Nh`-R%B)  
4Ik'beZqK  
!R![:T\,  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 {$V2L4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 z0UtKE^b  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 *;F:6p4_  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 fRHzY?n9;  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 lx7]rkWo|a  
4HpKKhv"  
et/v/Hvw1  
j@{B 8  
X6BOB?  
应用示例详细内容 uDLj*U6L  
{B4.G8%Z  
仿真&结果 L4ZB0PmN'  
$&&+2?cx0  
1. VirtualLab中SLM的仿真 D=S
jCmG  
!Sl_qL  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 &}t8O?!  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ,YJn=9pTl  
 为优化计算加入一个旋转平面 g@.e%  
.#Z"Sj  
ay#f\P!1  
r]U8WM3r  
2. 参数：双凸球面透镜 csA-<}S5]b  
/&9R*xNST#  
3"sXN)j  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 _h
6c[*  
 由于对称形状，前后焦距一致。 cI&XsnY  
 参数是对应波长532nm。 Er -rm  
 透镜材料N-BK7。 r7^v@  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 RRQIlI<  
3#Iq5vT  
]^Xj!01~  
C;%dZ  
zZP/C   
X3~`~J  
3. 结果：双凸球面透镜 y;(G%s1  
u\"/EaQ{  
[Zzztn+  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 C XNYWx  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ML0_Uc3en  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 qe22 kE#  
jfVw{\l  
FGhnK'  
t/3HX]B_  
QjD=JC+  
4. 参数：优化球面透镜 18p4]:L  
k3KT':*  
Ypxp4B  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 gI"cZ h3}  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 nrX+ '  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 }Oqt=Wm  
 透镜材料同样为N-BK7。 \;!7IIe#  
LFr$h`_D5  
]h=5d09z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0F.S[!I  
URt+MTU[  
;*ni%|K
 
k8l7.e*  
5. 结果：优化的球面透镜 6'.)z,ts  
I$4>_D  
I*$-[3/  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 rO YD[+  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 %|1s9?h7\  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 JT~Dr KI_  
3(nnN[?N,5  
TAqX f_  
mx}4iO:Xp  
6. 参数：非球面透镜 .g?D3$|K  
,?HM5c{'[Y  
n,LM"N:   
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ,el[A`b  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 xE$lx:C"FU  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 1o_6WU  
u^#e7u  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 d0&  
M*C1QQf\N  
p L^3*B.Nr  
@ &Od1X  
dV16'  
7. 结果：非球面透镜 I6gduvkXi4  
k@h0 }%  
5uOz#hN  
 生成期望的高帽光束形状。 3+vVdvu%  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 -M_>]ubG  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 CS5[E-%}T=  
OVc)PMp  
@K}h4Yok  
^".6~{  
ZU;jz[}  
8. 总结 Ta/u&t4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )[r=(6?n  
'#eT  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 TtKKU4yp  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tmM; Z(9t  
ll- KK`Ka  
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。 b`,Sd.2=('  
N93R(x)%  
扩展阅读 UI%4d3   
4\g[&  
扩展阅读 |JP'j1 Ka  
 开始视频 a2kAZCQ  
-     光路图介绍 P=\Hi.]%  
 该应用示例相关文件：  Zy8tI#  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 <h}x7y?  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 zjSl;ru  
-5|el3%)  
Q<ia  
QQ：2987619807 [TFp2B~)#