[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) <4g{ fT0  
应用示例简述 yEhTNBa*h{  
1. 系统细节 8L:ji,"  
 光源 4O)1uF;  
— 高斯激光束 W;!}#o|%s  
 组件 {^7Hgg  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 P'Ux%Q+B>  
— 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 A|X
">,A  
 探测器 KmA;HiH%J  
— 视觉感知的仿真 /2=#t-p+  
— 高帽，转换效率，信噪比 mR?5G:W~R  
 建模/设计 %)/P^9I6  
— 场追迹： Pa V@aM~3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 C(#u[8  
a!"$~y$*  
2. 系统说明 @M_oH:GV  
0Tx{3#  
LHkc7X$  
%'s>QF]'  
3. 建模&设计结果 3TY5;6  
;7E7!t^  
不同真实傅里叶透镜的结果： N`L0Vd  
I+[>I=ewa  
B"TAjB& *  
UQC=g  
4. 总结 #t:S.A@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &:dH,  
3L_\`Ia9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }%'?p<^M  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 x7jC)M<k0  
iS WU'K  
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'E2P[:  
%yW3VL  
应用示例详细内容 X[PZg{   
QgU8s'e  
系统参数 %S*{9hm/  
zMm#Rhn  
1. 该应用实例的内容 QxVq^H  
Q@<S[Qh[.  
t>urc  
W&&;:Fr  
f78An 8  
2. 仿真任务 jr /pj?  
q_g+Jf P-D  
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。 Y2ZT.l  
pb ~uE  
3. 参数：准直输入光源 }L+L"l&  
w$z}r  
UEM(@zD]  
#LL?IRH9^  
4. 参数：SLM透射函数 Mc09ES  
%l}D.ml  
/%}*Xh  
5. 由理想系统到实际系统 JEahGzO  
{mZC$U'  
4'`{H@]tb  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 vY }A  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 <acUKfpY  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 fPn>v)lN{  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 / ';0H_  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ypKUkH/  
w+#C-&z  
;V*R*R  
7\$qFF-y  
)}D'<^=#T  
应用示例详细内容 ysxb?6  
0-HqPdjR  
仿真&结果 7n8~K3~;  
4C<jdv_J  
1. VirtualLab中SLM的仿真 7 %Oa;]|  
WQ[_hg|k  
 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)。 h]+C.Eqnt#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 }!"A!~&  
 为优化计算加入一个旋转平面 -8
:&>~4`  
@kpv{`Y  
)6,de2Pb  
xO^:_8=&:  
2. 参数：双凸球面透镜 PP;}e  
/^X/8  
+$C4\$t  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 6x h:/j3  
 由于对称形状，前后焦距一致。 kbTm^y"  
 参数是对应波长532nm。 -fwo
TGlX  
 透镜材料N-BK7。 96 q_K84K  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {1V($aBl  
QMa;Gy  
+Z7th7W/,  
YQ+tDZY8`  
k9:{9wW  
5R'TcWf#W  
3. 结果：双凸球面透镜 (i34sqV$m  
A+::O@_s  
LR.H
h   
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 U=DmsnD,  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 C8[&S&<_<  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 9o;^[Ql-  
9xO#tu]  
!/}O>v~o  
qfL~Wp2E;  
SSz~YR^}Sr  
4. 参数：优化球面透镜 l>Z5 uSG  
GNXHM*~  
Gb8D[1=u=  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 0Fk5kGD,&K  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 1<BX]-/tP  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 jNLw=  
 透镜材料同样为N-BK7。 NLUT#!Gr  
FME3sa$  
: >6F+XZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 J8S'/y(LE<  
=NnNN'}  
X9p.gXF  
D2](da:]8)  
5. 结果：优化的球面透镜 OK{quM5  
!n* +(lZ  
p[hZ@f(z  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ;'5>q&[qbP  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ::ajlRZG  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ue4Vcf  
ZAv,*5&<  
O\E
/. B  
iz8Bf;  
6. 参数：非球面透镜 Cnbz=z  
v%"|WV[N  
\^ZlG.  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 aa>xIW,u  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 |?qquD 4=  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 V,q](bg  
Svondc 4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 DE%KW:Hug  
r30 <(nF  
7on.4/;M  
n` xR5!de  
'NX```U0  
7. 结果：非球面透镜 AD1=[I3  
pPcT
rN'  
D+>4AqG  
 生成期望的高帽光束形状。 Tav*+  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 clNkph  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 p?B=1vn-2  
vg3=8>#  
+)y^'Qs  
a"FCZ.O1  
lrv3fPIW  
8. 总结 &K.?p2$X  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 kuol rfGB  
2 dAB-d:k  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?,& tNP{jq  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,=Mt`aN  
Zy o[(`y  
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。 >N]7IU[-  
\~fONBY