[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) F$Q@UVA  
应用示例简述 LMvsYc~]q  
1. 系统细节 M6b; DQ  
 光源 ;tF7GjEp  
— 高斯激光束 <2a7>\74E0  
 组件 `<L6Q2Y>j  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 L>mv\D;o.  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 `n!<h,S'2  
 探测器 :!f1|h  
— 视觉感知的仿真 "3i=kvdz  
— 高帽，转换效率，信噪比 .Lk2S "+  
 建模/设计 .{1MM8 Q  
— 场追迹： HEjrat;5  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 An e.sS  
2Xm\;7  
2. 系统说明 m{bw(+r  
E30VKh |  
[yF4_UoF  
!.'@3-w]  
3. 建模&设计结果 r$*p  
WBA0! g98  
不同真实傅里叶透镜的结果： V}>0r+NL<  
EK^ld!g(  
l}?'U  
Q b5AQf30  
4. 总结 *}\!&Zk"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @,-xaZ[  
uL!{xuN  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >4.{|0%ut  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8yH) 8:w  
+x!V;H(  
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。 SZCFdb  
sYt8NsQ  
应用示例详细内容 b "4W` A  
Vl!Z|}z  
系统参数 /R< Q~G|\  
j`\}xDg  
1. 该应用实例的内容 R4"g? e  
|/g\N,]  
t`DoTb4  
_wg6}3  
EY(@R2~#J  
2. 仿真任务 ti'a^(  
;fhFv&`mE  
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。 \)ac,i@fy  
@fp(uu  
3. 参数：准直输入光源 E#_TX3B  
gUCv#:  
tWi@_Rlx;  
#Vanw!  
4. 参数：SLM透射函数 r}P{opn$t  
.h^."+TJ  
-\j}le6;c  
5. 由理想系统到实际系统 =F ZvtcCa  
9[|Ql  
[t /hjm"$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 zQ}:_
 
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 +"a .,-f!  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 16o3ER  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 #zXkg[J6d  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 P}H7
WH  
Gu&?Gn oc  
I`2hxLwh+  
gQ*0Mk  
u(SdjLf:  
应用示例详细内容 O'" &9  
'u$$scGt  
仿真&结果 LI?rz<H!D  
{3C~cK{  
1. VirtualLab中SLM的仿真 &?*M+q34  
5-bd1!o  
 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)。 7,_N9Q]rB  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [[?:,6I  
 为优化计算加入一个旋转平面 ?T70C9  
K%>uSS?  
Fp-d69Npo  
)oa6;=go  
2. 参数：双凸球面透镜 &M~*w~w`  
vI#\Qe  
;|b D
@%@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 iU{F\>  
 由于对称形状，前后焦距一致。 T<DQi  
 参数是对应波长532nm。 y-{^L`%Mk  
 透镜材料N-BK7。 +is;$1rq  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 waW2$9O  
:=^JHE{  
]~)FMWQz-  
zO2Z\E'%.  
r<Ll>R  
zMKW@  
3. 结果：双凸球面透镜 JMpjiB,A}  
YQiTx)_  
f5Zx:g  
 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。 RT8xU;   
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 sn/^#Aa=N  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -d6|D?}S  
!SD?  
Tl%#N"  
ZyT9y  
$Dd IY}  
4. 参数：优化球面透镜 "o`N6@[w^  
q.t>:`  
I2qC,Nkk  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 SPeSe/  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 NHUx-IqOX  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ^/2n[orl5  
 透镜材料同样为N-BK7。 ~9
p*zC3M  
r~z-l,  
a [iC!F2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 iQZgs@  
&|IY=$-  
)Rn}4)9!iT  
0ho+Y@8  
5. 结果：优化的球面透镜 sYiegX`1c  
*]p]mzc  
( N~[sf?&  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 HjbC>*  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 .:*V CDOM  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 #q%xJ[  
D!ToCVos  
j Aw&5,  
)
$I;)`q  
6. 参数：非球面透镜 O$E3ry+?  
9l@VxX68M  
+iir]"8  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 *{P"u(K  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 +n%uIv  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 G7DEavtr  
T/V8&'^i  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 * 'WzIk
2  
H*!j\|v0  
[2gK^o&t  
8=FP92X  
[bIdhG  
7. 结果：非球面透镜 =M>1;Qr<Z/  
@mW: FVI  
:seo0w]  
 生成期望的高帽光束形状。 G)';ucs:,  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 QDRSQ[\  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 p\wE})mu  
r;t0+aLc*  
L@2T  
%'nM!7w@I  
6n]fr9f  
8. 总结 (YF`#v6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 z*.
4Y  
:[m;#b  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 XL>cTM  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 x'{L%c>L  
M2(+}gv;7p  
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。 3XYCtp8  
+u#;k!B/>  
扩展阅读 ZWQrG'$?o8  
~C6d
5\  
扩展阅读 Gy hoo'<  
 开始视频 1hw1AJ}(F  
-     光路图介绍 >t&Frw/Bl  
 该应用示例相关文件：  #:_qo  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 .i>; ?(GH  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ?~$0;5)QC