[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) r-<O'^C  
应用示例简述 [ QiG0D_'=  
1. 系统细节 c2

y,zq|H  
 光源 ;f[lq^eV  
— 高斯激光束 Fl-\{vOn  
 组件 $KK~KEZ2  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 O`B,mgT(  
— 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 ]mTBD<3\  
 探测器 98>GHl'lM  
— 视觉感知的仿真 [d:
 u(  
— 高帽，转换效率，信噪比 TmsIyDcD~  
 建模/设计 ;]u9o}[ 2  
— 场追迹： +(W1x C0  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 U ? +_\  
DN*5q9.  
2. 系统说明 WMSJU/-P  
l4OrlS/5  
yD7BZI xW  
JE=t e(a  
3. 建模&设计结果 Z0F~?  
0zaK&]oY0  
不同真实傅里叶透镜的结果：
V!W.P  
\D7bTn  
Vw;Z0_C  
MUO<o  
4. 总结 Y`;}w}EcgR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Zt`Tg7m  
b:m+I  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +0'F@l  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 KK){/I=z  
cHs3:F~~  
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。 Ld4U  
i
%hCV o  
应用示例详细内容 0l!#u`cCI  
WYw#mSp  
系统参数 gcJ!_KZK  
C=:<[_m`  
1. 该应用实例的内容 c-a,__c?hx  
}LzBo\  
,_2-Op
  
" kDiK`i  
o).deP s-  
2. 仿真任务 3JCo!n0  
Q7BbST+  
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'8Y5x[  
j~CnMKN  
3. 参数：准直输入光源 i0vm00oT  
,>GHR{7>(  
?'
a8QJo  
 : T*Q2  
4. 参数：SLM透射函数 wA) Hot  
x:Y9z_)O  
(WM3(US|  
5. 由理想系统到实际系统 C]`uC^6g  
#Y'eS'lv4  
d2rs+-  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $v^hzC  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 !?2)apM  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 8v4}h9*F"7  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 YH&=c
I@  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 __=H"UhWv  
k3~9;Z  
2hh8G5IaQ  
8bIP"!=*W  
z _!ut  
应用示例详细内容 |Splbsk  
$ghZ<Y2}9  
仿真&结果 Y G+|r  
HA6tGZP*L  
1. VirtualLab中SLM的仿真 k6G
_c;V  
FFHq':v  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 zLI0RI.Pe  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ;nY#/%f  
 为优化计算加入一个旋转平面 Sj9fq*  
aeqz~z2~8s  
m,l/=M  
9&6juL  
2. 参数：双凸球面透镜 jc^QWK*q  
1b,a3w
(:1  
3DU1c?M:  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 7_0p& 3  
 由于对称形状，前后焦距一致。 VF]AH}H8I  
 参数是对应波长532nm。 }X(&QZ7i`  
 透镜材料N-BK7。 Z;BS@e  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +7Ws`qhEe  
)^2eC<t  
tFN >]`Z  
n3^(y"q  
Z8$}Rpo  
Q&9
yrx.  
3. 结果：双凸球面透镜 &quY^j  
'B@`gA  
.~z'm$s1o  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 @^{Hq6_`  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 
]hl*6  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 la!]Y-s)'4  
6Q.S  
*S$vSDJCW  
IwYeKN6s  
\Mf>X\}  
4. 参数：优化球面透镜  Fr%#  
M`MxdwR  
p/H.bG!z  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 /y$Omc^  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 %#6@PQ[R.  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =c8}^3L~7  
 透镜材料同样为N-BK7。
q+P@2FL  
rxY|&!f  
v.0qE}' |  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 bO~y=Pa\  
-,bFGTvYQ  
!_W:%t)g  
^-o{3Q(w  
5. 结果：优化的球面透镜 aSR-.r  
U,P_bz*)  
e`*}?N4d  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 #]#9Xq  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 b)wcGBS  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 m5Bf<E,c  
!MbzFs~  
qxL\G &~  
sdp&D@  
6. 参数：非球面透镜 ?R`S-  
2TK \pfD  
FU`(mQ*Yd  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 WQ|:TLQ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ZOK!SBn^?  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ?K1B^M=8  
2y[Q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *TOdIq&z  
#w$Y
1bjn  
;(Yb9Mr)z  
A40DbD\^ad  
-4Qub{Uym  
7. 结果：非球面透镜 ^2+Ex+  
>P6"-x,["  
]8G 'R-8}  
 生成期望的高帽光束形状。 l;8t%JV5  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 )f8>kz(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 u6iW1,
#  

bG;fwgAr  
@T1G#[C~t  
kG^76dAQL  
q^X7x_  
8. 总结 GwWK'F'2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 X><C#G  
0KA*6]h 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。 s 6Wp"V(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [9E~=A
#  
g)Z8WH$;H3  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 2=cx`"a$  
W'G|sk  
扩展阅读 8}%F`=Y0  
!z?   
扩展阅读 RB>=#03  
 开始视频 )W\)37=.  
-     光路图介绍
]4~Yi1]  
 该应用示例相关文件：  3@Ndn  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2- iY:r  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 e02Hf{eOfw