[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) B9c gVTLj  
应用示例简述 y*=Ipdj  
1. 系统细节 ::cI4D  
 光源 2j]uB0  
— 高斯激光束 h$%h w+"4  
 组件 .CW,Td3f!  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ]bstkf}~u  
— 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 ]U}B~Y  
 探测器 Jq8v69fyQ  
— 视觉感知的仿真 wk1/&  
— 高帽，转换效率，信噪比 79h'sp6;  
 建模/设计 PO:sF]5  
— 场追迹： N]\)Ok  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 LE?sAN  
U% ?+N  
2. 系统说明 )/2TU]/
/  
4jjo%N  
M(^ e)7a1  
l?Ls=J*  
3. 建模&设计结果 PM&NY8|Zy  
-q&,7'V  
不同真实傅里叶透镜的结果： J90 )v7  
s'Qmrs a  
Qx_N,1>S  
GBT219Z@8  
4. 总结 vw-y:,5`t8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 
z&jASL  
ob|^lAU  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k(@W z>aCv  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 J\J3'u  
:dxKcg7  
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。 <KI>:@|Sc  
>T{TE"XyO|  
应用示例详细内容 O.-A)S@  
 J2Qt!-  
系统参数 I<Mb/!TQ  
lc]cs D  
1. 该应用实例的内容 S5YEz XG  
,v?FR }v  
SQMtR2  
_p^Wc.[~M  
]]y,FQ,r  
2. 仿真任务 vV"I}L  
b S'dXP  
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。 w U1[/  
6:Y2z!MLO  
3. 参数：准直输入光源 j'lC]}kH  
{]dvzoE]  
/fU-0a8  
RPjw12Ly  
4. 参数：SLM透射函数 X}ihYM3y/  
l j+p}dt  
UXwI?2L  
5. 由理想系统到实际系统 B$S
@xD $  
TKVS%//  
a :cfr*IsK  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 BH}M]<5  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ~&"'>C#  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Z&7Yl(|  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 5@pLGMHT  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Tl+PRR6D*
 
lAGntYv  
*)vy%\  
FL&L$#X  
=-qYp0sVP  
应用示例详细内容 1qp
"D_h  
5XuQQ!`  
仿真&结果 _94R8?\_V7  
+k0UVZZX?  
1. VirtualLab中SLM的仿真 D u_;!E  
`(6cRT`Wp  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 P0k.\8qz  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 .B'ws/%5\  
 为优化计算加入一个旋转平面 ih|&q  
@4Q/J$  
xqauSW  
-MORd{GF  
2. 参数：双凸球面透镜 kjt(OFh'Y+  
#vAqqAS`,  
$+,kibk*R  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 i@ 86Ez  
 由于对称形状，前后焦距一致。 n]>L"D,  
 参数是对应波长532nm。 ( efxw  
 透镜材料N-BK7。 k,ezB+  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 LCe6](Z  
LKZv#b[h  
v+( P4fS  
9V;A+d,  
_:Jma  
Sw>,Q-32  
3. 结果：双凸球面透镜 hZ')<@hNP  
>LB*5  
dqi31e{*2\  
 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。 1KjzKFnb  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Zq:c2/\c}  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -a'D~EGB^  
N9u {)u  
^S(QvoaQ  
}*vE/W  
K?yMy,9%Yw  
4. 参数：优化球面透镜 }}oIZP\qM  
};f^*KZ=0  
H8m[:K]_H  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 D}N4*L1  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 `H9!Z$7G  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 >x ]{cb/m  
 透镜材料同样为N-BK7。 sWi4+PAM0  
N,*'")k9  
4.>y[_vu  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i1GQ=@  
#E#@6ZomT  
&<cP{aBa  
^,J>=>,1\  
5. 结果：优化的球面透镜 vOl3utu7  
a|k*A&5u2  
QoMa+QTuc  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 R''2o_F6  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 shiw;.vR{B  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 biU ?>R  
*9`k$'  
/74)c~.W  
|`+ (O  
6. 参数：非球面透镜 o<5+v^mt#  
t$lJgj(  
FMitIM*]   
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 V}JBv$+ko  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ]1I-e2Q-J  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 X9rao n  
Dj3,SJ*x  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 l(}l([rdQ  
TZdJq  
fe}RmnAC  
kc2 8Q2  
; NO#/  
7. 结果：非球面透镜 rAD4}A_w  
Yfy";C7X  
JtF)jRB0,  
 生成期望的高帽光束形状。 g<:TsP'|  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 OfeM;)  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ${97G#  
d-gcXaA-8  
]|[mwC4  
=r&i`L{]  
yz)Nco]  
8. 总结 &0{&4,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~W3t(\B'  
Mv:\
T%]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 V-"#Kf9  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ghk"XJ|  
ft!D2M  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 s,M]f,T  
v(,YqT>q@U  
扩展阅读 gUiZv8C  
gmOP8.g  
扩展阅读 u_*y~1^0  
 开始视频 1`Uu;m
z  
-     光路图介绍 52r\Q}v$  
 该应用示例相关文件： I~-sBMm(w  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 U?EXPi61Z  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 )H&ZHaO,_