[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) N[42al  
应用示例简述 _6(zG.Fg  
1. 系统细节 >ZNL pJQ  
 光源 }7C{:H2d  
— 高斯激光束 Ot,sMRk'  
 组件 T+~~w'v0  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 J#X7Ss  
— 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 bMv9f J  
 探测器 mS);bs  
— 视觉感知的仿真 ;N/c5+  
— 高帽，转换效率，信噪比 =1esUO[nx  
 建模/设计 ~XZ1,2jA/  
— 场追迹： Hu'c)|~f  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 >T(f  
m|-O/6~  
2. 系统说明 l"cO@.T3  
D!X{9q}S1  
F-=er e  
10 p+e_@  
3. 建模&设计结果 :s$9#}hw,  
)v|a:'%K_  
不同真实傅里叶透镜的结果： T}\U:@b  
G;^iwxzhO  
r^ "mPgY  
WUHx0I  
4. 总结 .KB*u*h  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 YqDw*S{  
3s|tS2^4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 fO:*85%}7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 _QErQ^`  
f?{Y<M~]  
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。 F.\]Hqq  
nTHP~]  
应用示例详细内容 qGh rJ6R!  
;=n7 Z  
系统参数 k5ZwGJ#r  
!~mN"+u&  
1. 该应用实例的内容 k?";$C}#  
i>rn!?b  
prm  
bqe;) A7  
vw(};)8  
2. 仿真任务 JTb<uC  
(ncfR  
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。 Q2NS>[  
=*(d+[_  
3. 参数：准直输入光源 @TH \hr]  
A] F K\  
)q=1<V44d  

ck@[% ?  
4. 参数：SLM透射函数 R]r~TJ o  
2N]y)S_<V  
)WFUAzuN,  
5. 由理想系统到实际系统 \{&55>  
-S|L+">=Z  
wWm#[f],?  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 L8$7^muad  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 JZ
<O-G+  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 $Z(zO;k.  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 \e=@h!p  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 AX&1-U  
F(w>lWs;  
*".7O*jjV  
+}1]8:>cq  
97BL%_^k  
应用示例详细内容 I#,,h4C  
uUJ2d84tV  
仿真&结果 -p)HH@6a  
%|u"0/  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Xr~r`bR=  
OC[a?#R1  
 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)。 te:VYP  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 a{8GT2h`4  
 为优化计算加入一个旋转平面 d5i/:  
7 yi>G  
,wFLOfV@  
MJD4#G  
2. 参数：双凸球面透镜 /R,/hiKx\  
[mwfgh&4%  
5I<?HsK@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ())|x[>JS+  
 由于对称形状，前后焦距一致。 <h;P<4JX  
 参数是对应波长532nm。 `\qU.m0(j  
 透镜材料N-BK7。 7f(UbO@BD  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Gm|QOuw  
b
VVa5? HP  
Z>{8FzP.F  
JLeV@NO  
0? l  
!#X^nlc  
3. 结果：双凸球面透镜 > W0hrt?b  
w|M?t{  
YGNX+6Lz  
 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。  10DS  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 =B/^c>w2  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ^@)+P/&
 
3O]e  
|{_%YM($  
A]n!d}?  
&B3kzs  
4. 参数：优化球面透镜 kTnvD|3_!P  
;lK2]  
m t*v@'l.  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 d }]b  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 E+Gea[c  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 {1qEN_ERx  
 透镜材料同样为N-BK7。 pGOS'.K%t8  
S#""((U$  
5H',Bm4-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }??q{B@v  
k4`v(au^  
Rc6Rk!^  
=N3~2=g~A  
5. 结果：优化的球面透镜 `&+L/  
P]y5E9 k  
,=
 PDL  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 'fgDe  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 XM)|v|  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 !KF;Z|_(
I  
l@GpV
drv  
}x8fXdd  
z=u4&x|xA  
6. 参数：非球面透镜 #VrT
)po+  
qVY\5`f@  
H37Z\x
S  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 t?{B*  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 X)|%[aX}q  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 c1z5t]d  
Q/+a{m0f  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !YoKKG~_0  
*]EcjK%  
G/D{K$=t~  
Mu:H'$"'H  
g-]td8}#  
7. 结果：非球面透镜 Z-~^)lo  
}\
irr9,  

 ^@ux  
 生成期望的高帽光束形状。 )/=J=xw2  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 2ru6bIb;  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 !cq4+0{O;&  
P_Zo}.{  
9V;m;sz  
w(@`g/b  
x0#+yP  
8. 总结 LD5'4,%-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 zzxU9m~"  
LQS*/s0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ylf6-FbF  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i<T`]g  
xq]&XlA:ug  
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。 &fTCY-W[  
zZy>XHR H  
扩展阅读 FX'W%_f,  
*[jaI-~S  
扩展阅读 |[V(u  
 开始视频 IEA[]eik>  
-     光路图介绍 n[clYi@e  
 该应用示例相关文件： ,rN7X<s54  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 %GIla*  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 %1lLUgf3G/