[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) :#TJ-l:#  
应用示例简述 74gU4T  
1. 系统细节 OD\x1,E)I  
 光源 jLr8?Hyf  
— 高斯激光束 )2S0OY.  
 组件 FGwz5@|E  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 KH pxWq  
— 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 hN\E8"To  
 探测器 wT*N{).  
— 视觉感知的仿真 /2'\ya4B  
— 高帽，转换效率，信噪比 7/Lbs  
 建模/设计 v@>hjie  
— 场追迹： !FHNKh  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ](MXP,R  
9q* sR1  
2. 系统说明 :@:R4Ac  
EzNmsbtZ(  
[Hd^49<P2  
0RoI`>j'  
3. 建模&设计结果 "Wi`S;  
S<p "k]  
不同真实傅里叶透镜的结果： u85y;AE,(  
/2l4'Q=  
-^#Ix;%  
uU5:,Wy+dg  
4. 总结 ^[zF_df  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Eq.c;3  
{qL
nwy!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。 /c'#+!19  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5yA^n6  
gEi"m5po  
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。 T$}<So|  
f[|xp?ef  
应用示例详细内容 K03
a@:  
_^a.kF  
系统参数 Nm,vE7M  
W:5m8aE\  
1. 该应用实例的内容 y|MW-|0=!  
:eIBK  
#ml
lVQ  
%{}Jr`
 
ny=CtU!z  
2. 仿真任务 1Eg}qU,:  

a3O_8GU  
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。 Wb4sfP_  
m%Ef]({I  
3. 参数：准直输入光源 Pi8U}lG;  
iicrRGp3  
,YkQJ$  
*\joaw  
4. 参数：SLM透射函数 ^1Yx'ua'  
siD
Sm  
m7RWuI,  
5. 由理想系统到实际系统 :m37Fpz&b  
{qx"/;3V  
@'}X&TN<a  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 pg>P]a{  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 CiMy_`H  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 iOJgZuP  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 G %#us3x  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _puQX@i  
@EZXPU  
t8P>s})[4  
Xp{gh@#dr  
VWMCbg>R  
应用示例详细内容 Aga7X@fV(  
Ab(bvS8r$  
仿真&结果 3)3'-wu  
o<g (%ncr  
1. VirtualLab中SLM的仿真 o&CvjE  
N7;E 2 X  
 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)。 &pmJ:WO,h  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 *=sU+x&X  
 为优化计算加入一个旋转平面 u{3KV6MS  
/S;?M\  
gq0gr?  
#JW1JCT  
2. 参数：双凸球面透镜 zc2,Mn2  
Zv-6H*zM6  
nB:Bw8U"Q  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 6C3y+@9  
 由于对称形状，前后焦距一致。 F_21`Hj  
 参数是对应波长532nm。 6Edqg
 
 透镜材料N-BK7。 19=Dd#Nf  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 kh5V&%>?  
A{c6XQR~z  
:qT>m  
IcIMa  
-[7.VP   
d@l;dos),  
3. 结果：双凸球面透镜 8ziYav  
%idnm  
1U9iNki  
 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。 _ Po9pZ  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 :heJ5*!,  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 (%r:PcGMEV  
9z-"JnM  
y7w>/7
q  
'+eP%Y[W%  
C9nNziws  
4. 参数：优化球面透镜 \GWq0z&  
V*TG%V -  
~Ep
&:c4:D  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 P9'5=e@jB  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 awawq9)Y  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 l9jcoVo.  
 透镜材料同样为N-BK7。 Hv=coS>g:  
h!Q>h7  
F-R`'{ ka  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~q4y'dBy*  
ydFY<Mb(o  
rvG qUmSUs  
XmnqZWB  
5. 结果：优化的球面透镜 "s*{0'jo  
q{@Wn]!k  
Oh^X^*I$@  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。  [:k'VXL  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 IM#+@vv  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 -@73"w/  
Rsulp#['  
tb i;X=5  
X-duG*~  
6. 参数：非球面透镜 )CmuC@ Q"  
J^XH^`'  
_x \Ll?,  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 u,pm\  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 YU"Am !  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 'L m `L<`  
55I>v3 w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (r|T&'yK  
=MXF`k^}  
i" )_M|   
ufJFS+?  
xvkof 'Q)  
7. 结果：非球面透镜 }iC~B}  
01dx}L@hz  
@U)'UrNr~  
 生成期望的高帽光束形状。 GWW@8GNI  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 pta%%8":  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
U%4g:s  
^4[\-L8Lpq  
izKk@{Md  
w(yU\ N  

,VZ&
Gc  
8. 总结 r:q#l~;^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 b'OO~>86  
EK'&S=]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 RgO 7> T\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7mjj%  
d#*5U9\z  
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。 zm:=d>D..  
4A&e+kz&:R