[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) 'O`3FI  
应用示例简述 ?R(3O1,v^  
1. 系统细节 t0>{0 5  
 光源 `Ek!;u>  
— 高斯激光束 gJ&
!w8v.  
 组件 (<l2 ^H  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4BT`|(7  
— 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 bIArAS9%  
 探测器 wuzz%9;@B  
— 视觉感知的仿真 *r`Yz}  
— 高帽，转换效率，信噪比 9^^#I~-  
 建模/设计 $dP)8_Z2  
— 场追迹： %D r?.e  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 aAri  
!_9$[Oq~  
2. 系统说明 Uot-@|l  
f}X8|GlBo  
k&/)g3(N(  
Jg:-TK/  
3. 建模&设计结果 mr!I}I7x&x  
 nvPE N  
不同真实傅里叶透镜的结果： D5pF:~tQ(j  
!XG&=Rd?  
$3'+V_CZ3  
@q/1m~t  
4. 总结 fmJWd|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 X~he36-+<  
 +Rgw
+o  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 $ rYS  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 xLI{=sL  
= Y-
Ne6a  
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。 Pp_3 nyQ  
yXA f  
应用示例详细内容 &a_kJ)J  
C94@YWs  
系统参数 <j\;>3Q  
7V{"!V5  
1. 该应用实例的内容 9S%gVNxn  
r0deBRM  
\( <{)GpBi  
9JV 3  
:bRR(sP  
2. 仿真任务 Tud1xq  
h.$__Gs  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 %hbLT{w  
{7Avba  
3. 参数：准直输入光源 %Z[/U  
bH/pa#G(  
`4.sy +2  
AdEbyL  
4. 参数：SLM透射函数 RzRvu]]8  
)H9*NB8%  
iM|"H..  
5. 由理想系统到实际系统 qH Ga  
>&vO4L  
1m`tqlFU9  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 g!
p_c  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 n [Xzo}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ]cqZ!4?_  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 zI&4k..4  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 IR dz(~CP  
%<C G|]W  
|SP.S 0.y  
Ui|a}`c  
zrU$SWU  
应用示例详细内容 Bdq"6SK>  
]Ec[")"kT  
仿真&结果 StZRc\k  
id tQXwa  
1. VirtualLab中SLM的仿真 `Kc %S^C'  
sRyw\v-=P  
 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)。 {,f!'i&b@  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 UW/3{2  
 为优化计算加入一个旋转平面 R;E"Qdt  
:gD0EqV  
jqGo-C~  
^?
X^+  
2. 参数：双凸球面透镜 JNFT6T)T15  
UI<PNQvo9  
CoUd16*"JM  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 wEfz2Eq  
 由于对称形状，前后焦距一致。 K"k"ml<4E  
 参数是对应波长532nm。 c,+(FQ9  
 透镜材料N-BK7。 c_z/At;4  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 KBr5bcm4u  
kh?#={]Z  
e.}3OK  
R)d99j^"  
hdf8U  
*)NR$9lGv  
3. 结果：双凸球面透镜 XW~ BEa  
38U5^`  
)pS_+ZF  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 nrS[7~  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~t${=o430  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 2-6.r_  
XY!{g(  
A)RI:?+  
sw$R2K{y  
$ o5V$N D  
4. 参数：优化球面透镜 W.J:.|kt  
4h;f>BG  

=MJ-s;raq  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8sR  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Pu$kj"|q*[  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 co<2e#p;  
 透镜材料同样为N-BK7。 Zr.\`mG4f  
+(z_"[l"  
L,L~ .E  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 qD(fYOX{C  
ez^*M:K  

*h*j%  
FtFv<UV  
5. 结果：优化的球面透镜 @Z9>3'2]A  
_OJ0 < {E  

qXrt0s[  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ;z.6'EYMG  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9<t9a f\.>  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Ei{(  
YW?7*go'Z  
K2x
6R  
vs\'1^*D  
6. 参数：非球面透镜 N+\oFbE  
F@=e2e 4  
xta}4:d-Y  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 MiSja#"+A  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _=|nOj39  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 3}>:  
6[+\CS7Lt  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 bU;}!iVc]  
lfxuc7Rdla  
( oQ'4,
F  
-Q<z1vz  
MB
]#%g&  
7. 结果：非球面透镜 DO7-=74=  
*F\T}k7  
xb4Pt`x)rS  
 生成期望的高帽光束形状。 <Jwi~I=^  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 IvEMg2f}  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ]regi- LGU  
y2z{rd  
H!unIy|  
tt+>8rxF:;  
" Sc5qG  
8. 总结 snXB`UC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 'ox0o:  
u iBl#J Q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FjD,8^SQW  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [3t0M5x w  
'8s>rH5[V  
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。 ~A^E  
Wyy^gJl  
扩展阅读 If~95fy~c  
C-Nuy1o  
扩展阅读 /Jh1rck  
 开始视频  7]p>XAb  
-     光路图介绍 &}v
R(y*#c  
 该应用示例相关文件： Z7JKaP9{:  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 f'1(y\_fb  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 tRLE,(S,-