[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) Ow7}&\;^-  
应用示例简述 2 bQC2  
1. 系统细节 '.&z y#  
 光源 8`j;v>2
 
— 高斯激光束 1XvB,DhJ  
 组件 ? 
W`?F  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 a}]zwV&  
— 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 TRSR5D[  
 探测器 Mk"V%)1k  
— 视觉感知的仿真 <D!\"C  
— 高帽，转换效率，信噪比 g6=w MRt[  
 建模/设计 \hcb~>=C  
— 场追迹： E%E3h1Ua  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 l<l6Ey(  
=W Q_5}  
2. 系统说明 4lqowg0  
gbJz5EEq  
Z*Qra4GBl]  
wt@q+9:  
3. 建模&设计结果 pdQ6/vh  
SKf[&eP,G  
不同真实傅里叶透镜的结果： -{A!zTw1w  
Uhz<B #tj  
SmJ6Fm6  
G()- NJ{  
4. 总结 Y=#g_(4*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 h) .([  
B3V=;zn3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~+GMn[h  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {t;{={$  
.CL\``
  
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。 *CH lg1  
2@ <x%T  
应用示例详细内容
k8;  
,\FJVS;NeJ  
系统参数 uK`T1*_  
n0T'"i[  
1. 该应用实例的内容 'RlPj0Cg  
;J[1S  
v_gQCS  
`.FvuwP  
:(|;J<R%_  
2. 仿真任务 .cQ<F4)!tu  
&a>fZ^Y=k  
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。 x"Hi!h)v  
L.[ H   
3. 参数：准直输入光源 f@R j;R~Jp  
Qn77ZpL:LJ  
^fLePsmd  
IQS:tL/  
4. 参数：SLM透射函数 }/yhwijg  
ov=[g l  
d (Fb_  
5. 由理想系统到实际系统 ?dukK3u  

@}K'Ic  
A3p@hQl  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 P8Bv3  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Xz'pZ*Hr$v  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 `5[d9z/6  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 2z7+@!w/  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /3!
KfG  
ey@]B5  
C
|"h]  
5'/Ney9N  
^G+1nY4?J  
应用示例详细内容 Uj)~>V'  
M ]dS>W%U  
仿真&结果  eU"!X9  
:h tOz.  
1. VirtualLab中SLM的仿真 +-=w`  
a a=GW%  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 k[]B P4  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ji_3*(  
 为优化计算加入一个旋转平面 JpEE'#r|  
Vf#X[$pc/  
{$,e@nn  
]A:n]mL  
2. 参数：双凸球面透镜 bb#F2r4  
8,pnm  
ty|E[Ez1  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {(@M0?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 .(OFYK<  
 参数是对应波长532nm。 _ cK"y2  
 透镜材料N-BK7。 H3YFbR  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 05mjV6j7m  
>(s)S[\  
N/QTf1$  
s l|n]#)  
5:%xuJD  
?(el6J}  
3. 结果：双凸球面透镜 P#(BdKjM  
7*8R:X+^r  
k{<]J5{7  
 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。 R _WP r[P  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Yy6Mkw7X  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /s"mqBXCG  
5F{NPKaQ  
v1Tla]d  
0Ym+10g  
?!=yp#  
4. 参数：优化球面透镜 !63
p?Q=  
T u>5H`  
?IR]y-r  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 QFMR~6 ?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 1'or[Os3=  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4.:2!Q  
 透镜材料同样为N-BK7。 pj:s+7"t  
4}@J]_]Z  
k

La9'c0  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 { O+d7,C  
yOwo(+ 2  
64Gd^.Z  
Atc<xp  
5. 结果：优化的球面透镜 I8;xuutc  
h/E+r:2]  
o!W 71  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 0Q?XU.v  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 `yYoVu*  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 @X@?jj&  
ru#,pJ=O(  
NUBf>~_}  
P;_}n
bB  
6. 参数：非球面透镜 h"Qp e'D}  
mw2/jA7  
iV#sMJN9  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 f]Jn\7j4  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 \ng!qN  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 nBw4YDR!  
_L}k.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Dv~W!T i  
/J''`Tf  
 -D*,*L  
g\_J  
xQLVFgd  
7. 结果：非球面透镜 g=*'kj7c3  
m)"gj**|y  
{m%]`0
 
 生成期望的高帽光束形状。 %d-|C.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 J @eu]?h  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 (QS4<J"  
.[mI9dc  
Z:>)5Z{'  
W:5uoO]=<  
P1cI]rriW  
8. 总结 P/%5J3_,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 BwpEIV@b]  
gY!+x=cx0  
 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&t  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `"@Pr,L   
<}Hfu-PLo  
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^|^hZZ>  
TS2zzYE6Z  
扩展阅读 d\c?sYLv  
b
&wyp@k  
扩展阅读 $2!|e,x  
 开始视频 CuT~ Bj  
-     光路图介绍 'Cr2& dy  
 该应用示例相关文件： M3m)uiz  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 [f
._w~  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 %=w@c