[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) %\Z{~(&-v  
应用示例简述 ;n?H/(6X8>  
1. 系统细节 LSs!U 3"  
 光源 DfXXN  
— 高斯激光束 ^~E?7{BL  
 组件 dX^OV$
 
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 0V}knR.l  
— 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 ^/h,C^/;  
 探测器 tH`!?  
— 视觉感知的仿真 9|jk=`4UK  
— 高帽，转换效率，信噪比 TGlIt<&  
 建模/设计 E%FCOKw_  
— 场追迹： Xb@lKX5Re  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |kB1>$  
gf$5pp-  
2. 系统说明 FFQ=<(Ki  
*F42GiBZR  
sG!SSRL@  
xlg6cO  
3. 建模&设计结果 KP(RK4F  
p(g0+.?`~  
不同真实傅里叶透镜的结果： XT~!dq5  
'Y Bz?l
9  
7A@]t_83Y  
j-e/nZR@  
4. 总结 Z/n\Ak sE  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6`Zx\bPDm  
n&DRh.@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 i"V2=jTeBv  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 EdbLAagI6  
x%Ivd  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ]k &Y )  
8FYcUvxfT  
应用示例详细内容 \D
}K{P  
MBXja#(k  
系统参数 2mg4*Y
s  
1iyd{r7|  
1. 该应用实例的内容 t6V@00M@  
O4H %x  
_?$P?  
XaOq&7  
gb:)t}|  
2. 仿真任务 DlIy'@ .  
ZU\TA|  
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。 s wgn( -  
#!!Ea'3Iq  
3. 参数：准直输入光源 A&u"NgJ  
j[2?}?  
vl+vzAd  
g|L" |Q  
4. 参数：SLM透射函数 unn2MP'  
0kEzi  
OJ0Dw*K<  
5. 由理想系统到实际系统 zfAHE{c  
,-,BtfE3  
*tkbC2D  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 f~nAJ+m=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 sY,q*}SLD  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 AWSe!\b  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 (9R;a np  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 qC<!!473?  
a:nMW'!  
c}(fmJB&(  
@ChEkTn  
ma9VI5
w  
应用示例详细内容 %{'hpT~h  
e+J|se
4L5  
仿真&结果 `72 uf<YQ  
A'(v]w  
1. VirtualLab中SLM的仿真 'Y`.0T[&  
5@_c<   
 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)。 >(>Fx\z}  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 NKae~ 1b  
 为优化计算加入一个旋转平面 B1\@ n$  
38(Cj~u=3  
Sg$14B  
ZLK@x.=  
2. 参数：双凸球面透镜 V *2=S  
-8F~Tffx  
'&_<!Nv3  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 doJ\7c5uU  
 由于对称形状，前后焦距一致。
-4:L[.2  
 参数是对应波长532nm。 WR;"^<i9  
 透镜材料N-BK7。 c o}o$}  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 VeT\I.K[  
\gd.Bl
 
8p3pw=p  
3PS(1  
~c8Z9[QW  
Rxe sK  
3. 结果：双凸球面透镜 []e*Io&[  
ep]tio_  
Mq7d*
Bgb  
 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。 S].=gR0:  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 G[U'-a}I  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 i,G )kt'H  
;1`NsYI2  
nx<q]Juv\  
tmAc=?|Wa  
x@EEMO1_"  
4. 参数：优化球面透镜 (C;oot
,  
u#tLY/KA  
'IrwlS  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 7.O1 ~-  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 YE#OAfj~  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 }^J&D=J5V  
 透镜材料同样为N-BK7。 y@!kp*0  
Vab+58s5  
7QdU|1]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mtEE,O!+  
=A,32&;@N  
x+h7OvW{  
Z4#lZS`'A  
5. 结果：优化的球面透镜 mUi|vq)`=D  
VK9I#   
@Bfwb?&  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 z_XI,u}  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 f#xqu+)Z  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 @nN+F,phx  
G7lC'~}  
_"`wUMee  
1a{
~B#  
6. 参数：非球面透镜 D_E^%Ea&`  
X/,4hjg  
Xg#g`m%(M  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 yc,Qz.+g  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 u(KeS`  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 dy u brIG  
(tGK~!cAv  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "HR &Rf k  
S\<]|tM:x  
_96hw8  
x9PEYhL?  
AR\1w'  
7. 结果：非球面透镜 hB:R8Y^?H  
x@bZ((w  
>u5}5OP7  
 生成期望的高帽光束形状。 whP>'9t.w  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 {pUOu8`Z  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ]zVe%Wa  
8}p5MG  
lkp!S3,  
kl[bDb1p  
j#%*@]>Tg  
8. 总结 AiiOs?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (CYVSO  
z$p+l]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?
7:"D e  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 z'r.LBnh  
^sH1YE}0  
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。 hBLg;"=Em  
;3'}(_n