[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) z<0/#OP'  
应用示例简述 vF>]9sMv  
1. 系统细节 Pf?15POg&B  
 光源 ]9JH.fF  
— 高斯激光束 %Y5F@=>&  
 组件 S2W@;XvV  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 <HIM k  
— 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 {Ve`VV5E  
 探测器 ^!n|j]aw  
— 视觉感知的仿真
/WLZyT2  
— 高帽，转换效率，信噪比 =qL^#h83y  
 建模/设计 'T3xZ?*q=  
— 场追迹： G-;EB  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 RZ ?SiwE  
!- 5z 1b)  
2. 系统说明  3SPXJa\i  
i'^! SEt  
XV`8Vb  
UFUEY/q  
3. 建模&设计结果 8s-X H  
VwK7\jV  
不同真实傅里叶透镜的结果： 5P 5Tgk  
6E^9>  
V)ag ss w?  
FP*kA_z$  
4. 总结 &FYv4J  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^uVPN1}b^@  
,Tk53"  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 q(1hY"S"}b  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i*A_Po  
&fU48n1Uh  
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。 jR@>~t[}o  
&n0Ag]$P  
应用示例详细内容 @l5GBsLK  
NX:\iJD)1U  
系统参数 ,Z! I^  
;W FiMM\  
1. 该应用实例的内容 +RkXe;q  
kXlI*h  
:C,}DyZy  
wqJl[~O$  
_u6MSRX[6$  
2. 仿真任务 =U8+1b  
&0J8ICd=  
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。 %[azMlp<  
K*4ib/'E a  
3. 参数：准直输入光源 s vS)7]{cU  
7m?fvKy  
CteNJBm  
[8oX[oP  
4. 参数：SLM透射函数 r>CBp$  
soX^$l  
%5@> nC?`[  
5. 由理想系统到实际系统 ltNY8xrdGN  
:()K2<E  
LZE9]Gd  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 I#7H)^us  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 =e9<.{]S/  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 fRkx ^u P  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 x;LO{S4Z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 G{Uqp
'=G  
Vh]=sd<F  
H6`zzH0"  
&!HG.7AY  
:7(d6gEL  
应用示例详细内容 ?Jgqb3+!
o  
1'dZ?`O  
仿真&结果 5Kk}sxol  
`49!di[  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ilZ5a&X;  
+$/NTUOP  
 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)。 wnQi5P+  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 "1%k"+&  
 为优化计算加入一个旋转平面 mS0;2xU  
&>K|F >7q  
7vI ROK~  
~~I]SI k{  
2. 参数：双凸球面透镜 T| R!Aw
.  
P\z1fscnK  
G(t&(t`[  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 \{ C ~B;=  
 由于对称形状，前后焦距一致。 */$]k
E  
 参数是对应波长532nm。 Z1;+a+S=z  
 透镜材料N-BK7。 WE-+WC!!:  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ,jD-fL/:  
Qp2~ `hD  
k ,r*xt  
fWF!%|L  
[[]NnWJ  
dwiLu&]u  
3. 结果：双凸球面透镜 h96<9L  
^W^Y"0y9`  
t_(Se  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 IA}.{zY~|  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .v9i|E=<~  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 BAT.>  
;$qc@)Uwp  
Z 8GIZ  
Wv,?xm  
kb~ 9/)~g  
4. 参数：优化球面透镜 q>6,g>I  
Lg2PP#r  
7~QAprwVS  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 k9VWyq__  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 
2j1HN  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ww'B!Ml>F  
 透镜材料同样为N-BK7。 i=fhK~Jd  
f;&XTF5D^  
[RTo[-ci2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m}6>F0Kv  
)[y
KO  
6QPT  
@]EdUzzKq  
5. 结果：优化的球面透镜 VwXR,(  
zNEN[  
tM;+U  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 +|4olK$[  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 \oP  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {%\;'&@z\  
eV0eMDY5  
&@PAv5iNf  
F0k
Q/x  
6. 参数：非球面透镜 bPl'?3  
Ct3+ga$  
1D~B\=LL}  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 _~*ba+
{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 vQDR;T"]  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 R F;u1vEQ8  
V9 EC@)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |I.5]r-EK  
$u)#-X;x  
HEK?z|Ne  
1Va@w  
Xxm7s S  
7. 结果：非球面透镜 !__^M3S,k  
&kH7_Lz  
%r:4'$E7|  
 生成期望的高帽光束形状。 =[gFa
B_H  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 $! g~pV  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 iciRlx.$c  
t Q>/1  
KXu1%`x=%Z  
(W9 K:]}  
1}CJ&  
8. 总结 !~-@sq  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 mx2Ov u  
`0R>r7f)H  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 X8XE_VtP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $@WA}\D  
5ai$W`6  
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。 fs#9*<]m  
UXHtmi|_:  
扩展阅读 6%&w\<(SG  
j<L!(6B  
扩展阅读 Uz`OAb  
 开始视频 l!}7GWj  
-     光路图介绍 8: VRq  
 该应用示例相关文件： !Jaj2mS.N  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 krXU*64  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 t0T#Xb  
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QQ：2987619807 #5^S@}e