[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) )G#mC0?PV  
应用示例简述 7-:R{&3Lm:  
1. 系统细节 ja^_Lh9  
 光源 5EU~T.4C<  
— 高斯激光束 JTIt!E}P  
 组件 ;/:Sx/#s  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 A]Bf&+V  
— 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 0civXZgj  
 探测器 \?SvO  
— 视觉感知的仿真 <qg4Rz\c]  
— 高帽，转换效率，信噪比 TZ *>MySiF  
 建模/设计 vd?Bk_d9k,  
— 场追迹： ?4A/?Z]ub  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 w 5 yOSz  
%UAF~2]g  
2. 系统说明 m g,1
*B'  
U0gZf5;*  
b7XB l  
o]EL=j  
3. 建模&设计结果 k&2=-qgVR  
JIhEkY  
不同真实傅里叶透镜的结果： ]{oZn5F  
~)^'5^  
5r`rstV  
0:f]&Ng  
4. 总结 N_IKH)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 D/?Ec\t  
=:aJZ[UU<2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]?pQu'-(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]}dQ~lOE  
XeX"IhgS>E  
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。 vfc:ok1  
&\1n=y  
应用示例详细内容 rUpe  ;c  
W#S82  
系统参数 V:$+$"|  
In?=$_p  
1. 该应用实例的内容 B2e"  
T5 (|{-  
4qE95THB  
@(Y!$><Is  
@^xtxtjzux  
2. 仿真任务 VGmvfhf#"  
<%HRs>4  
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。 ,
;_+o]  
0?<#!  
3. 参数：准直输入光源 7 !$[XD  
h:nybLw?  
7~ PL8  
OvtE)ul@  
4. 参数：SLM透射函数 vd{QFJ  
<.Ws; HN}  
?@ F2Kv  
5. 由理想系统到实际系统 Y3Fj3NwS  
|5bLV^mv]i  
_dJ(h6%3  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ZEAUoC1E1  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 M2O_kOeZ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 u.ggN=Z  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 xWxc1tT`  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Mf1(4F  
TaN{xpo  
c2

y,zq|H  
;f[lq^eV  
:OG I|[  
应用示例详细内容 c-sjYJXKM*  
U[@y8yN6M  
仿真&结果 Y()"2CCV  
1^!SuAA@  
1. VirtualLab中SLM的仿真 T$I_nxh[)L  
0B}4$STOo[  
 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)。 /|IPBU 5  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 VPe0\?!d  
 为优化计算加入一个旋转平面 xT%`"eM}  
x4oWZEd  
l3
>S{  
JZ:@iI5>+  
2. 参数：双凸球面透镜 >]\I:T  
ieFl4hh[G  
]:P7}Kp
b  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 _)M,p@!?=h  
 由于对称形状，前后焦距一致。 =dmr
,WE  
 参数是对应波长532nm。 c$O8Rhx  
 透镜材料N-BK7。 :?>7Z6  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 [_,as  
LQ jbEYp  
M|WBJ'#x0  
|A8@r&  
D 2X_Yv
 
-U d^\Yy  
3. 结果：双凸球面透镜 hH %>  
m`/Nl<  
i
%hCV o  
 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。 /wV|;D^ )  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Wg']a/m  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 >|$]=e,Z  
m
j~:MCC  
c-a,__c?hx  
}LzBo\  
0j.K?]f)h  
4. 参数：优化球面透镜 ~}Xus?e  
o).deP s-  
#b/qR^2qW  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 :xd;=;q5  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Hiyg1  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 i0vm00oT  
 透镜材料同样为N-BK7。 #z\ub5um  
dzf2`@8#  
B,%Vy!o  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "-J5!y*,Y  
RB5SK#z  
}qNc`8h  
oBzl=N3<  
5. 结果：优化的球面透镜 !wAT`0<94F  
*FlPGBjJ  
,,H"?VO  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 g^AQBF  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,YYEn^:>  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 p_FM 2K7!  
8Zv``t61  
Z_d"<k}I  
h9vcN#2
2D  
6. 参数：非球面透镜 k]b*&.EY1  
ex3Qbr  
%op
BJ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 zM'eqo>!c>  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Q;M\fBQO}&  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 i"8mrWb  
 T]#V  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :^;c(>u{  
}z3j7I  
=2Y;)wrF  
!jCgTo y  
x#rgFY,TY  
7. 结果：非球面透镜 O%bbyR2  
%uW=kr  
Lb*KEF%s  
 生成期望的高帽光束形状。 e8m,q~%#/  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 r*X,]\V0x  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 y<)TYr  
T1LYJ]5  
+mQ5\14#  
|P|B"I<?  
^^y eC|~N:  
8. 总结 c_lHj#A(l  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v^|U?  
i\R0+O{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 UKS5{"=T[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7|rH9Bc{U  
3h@]cWp  
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。 RNg?o[S  
Lvk}%,S8t