[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) d6EY'*0  
应用示例简述 ]P$DAi  
1. 系统细节 ?myXG92  
 光源 ?ljod6  
— 高斯激光束 \cP'#jZz  
 组件 EiN)TB^]  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 +[/r^C  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 f](uc(8Z  
 探测器 &R*5;/ !  
— 视觉感知的仿真 t1{}-JlA  
— 高帽，转换效率，信噪比 Te}yQ=+  
 建模/设计 jYX9;C;J  
— 场追迹： PX2k,%  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Gc!8v}[7J  
[=6~"!P}  
2. 系统说明 wrYQ=u#Z  
IWo~s  
H#6^-6;/  
hO.G'q$V  
3. 建模&设计结果 psX%.95Y  
|QOJ9~hxD  
不同真实傅里叶透镜的结果： n qLAby_  
[Cqqjv;_  
OsL%SKs|  
*X l<aNNx  
4. 总结 `u\z!x'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !u{"] T:  
\41)0,sEy  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 J.mewD!%z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]p&<nK,  
AY'?Xt  
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。 R:OU>HsdX  
^I<T+X+<  
应用示例详细内容 j8Q5d`  
Lp`<L-s  
系统参数 Cz@FZb8  
/;NE]{K  
1. 该应用实例的内容 3zTE4pHzu+  
kq%gY  
20l_ay  
Y3$PQwn .P  
XMEK5Z9Dd  
2. 仿真任务 I\rZk9F  
^jha:d  
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。 g"]<J&  
AuDR |;i  
3. 参数：准直输入光源 :#w+?LA*  
+*_fN ]M  
_TOi [GT  
5+bFy.UW  
4. 参数：SLM透射函数 }kCn@  
Q5y q"/=[a  
3 "l F  
5. 由理想系统到实际系统 @0ov!9]Rw-  
6<s(e_5f  
aXIB) $1  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 >{ECyh;  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 'EL ||  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 "VDk1YX_&l  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1]>$5 1Q  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 [T4 pgt'H  
Ep<!zO|  
<+\k&W&Y|y  
Bn1L?>G  
wrQydI  
应用示例详细内容 (L y%{ Y  
Eg`R|CF  
仿真&结果 q8?
=*1g  
XhE$&Ff  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?-8y4 Ex  
rkfQr9Vc  
 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)。 emv;m/&8  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 C|4
U78f{  
 为优化计算加入一个旋转平面 }%!FMXe  
hGed/Yr  
 Iys6R?~  
M)"]$TM  
2. 参数：双凸球面透镜 AZxrJ2G  
3`&VRF8  
^91sl5c8yD  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 TRgY:R_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 N<aB)</  
 参数是对应波长532nm。 Gva}J6{  
 透镜材料N-BK7。 $R%+*  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 #Rin*HL##  
k40Ep(M}  
v#<\:|XAg  
MV0<^/p|  
_YH<YOrMh  
;JOD!|  
3. 结果：双凸球面透镜 t/JOERw  
n 5~=qQK2  
j:HH#U  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 9U2Px$E  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 CV!;oB&  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 x1Nme%%&  
_&W0e}4  
EvwbhvA(  
E7rX1YdR  
z@!^ow)`J  
4. 参数：优化球面透镜 `GvA241  
x8 f6,  
=LXvlt'Q34  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 cJP'ShnCh  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 <9@&oN+T  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Sdgb#?MR|  
 透镜材料同样为N-BK7。 HG3.~ 6X  
uDILjOT  
McEmd.S<n  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 
7}<Sg  
H \r`
7  
jZrY=f  
iH[E= 6*  
5. 结果：优化的球面透镜 c
lHM8$  
(tJ91SBl  
"VV914*z  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 +jc
df}  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 EtGH\?d~]  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 DeA@0HOxh  
%h0D)6j  
)j\r,9<K+5  
<E"*)Oi  
6. 参数：非球面透镜 '#H&:Htm;L  
]X*YAPv  
KZECo1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !0b

%Jh  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =]T|h  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 O-Dc[t%  
!2(.$}E  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 FnY$)o;  
HP;|'b  
9KXym
}  
YQ52~M0L  
R3$@N  
7. 结果：非球面透镜 L5
/mO6;k  
BjYOfu'~z  
\kxh#{$z?  
 生成期望的高帽光束形状。 "rVU4F)  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 fc3 Fi'^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 {h,_"g\V  
gTnS[  
Im6U_JsNZh  
&1=g A.ZR  
,pn)>  
8. 总结 L+73aN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 97!H`|u <  
I:nI6gF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
_y>}#6B  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =w6}\ 'X  
q=njKC  
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。 au}s=ua~i  
Ym'7vW#~  
扩展阅读 +uELTHH=  
x=h0Fq,T  
扩展阅读 lO[E[c G  
 开始视频 b9y)wBC%`  
-     光路图介绍 J=@x
AVBc  
 该应用示例相关文件： ?;_H{/)m  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *(icR  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 -rO*7HO