[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) o2~x'*A0I  
应用示例简述 EB#z\  
1. 系统细节 c.fj[U|j  
 光源 Ogb_WO;)  
— 高斯激光束 W5p}oN  
 组件 J:5n/m^A  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 3jNcL{  
— 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 m"*:XfOL  
 探测器 ezn>3?S  
— 视觉感知的仿真 7XNfH@  
— 高帽，转换效率，信噪比 X'c5s~9  
 建模/设计 CbZ1<r" /  
— 场追迹： AS7!FD6b  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 [Z0e$  
Vr*t~M>  
2. 系统说明 Lh}he

:k+  
(;"ICk&  
?vVkZsU  
J: LSGj
;R  
3. 建模&设计结果 6voK{C4J  
EY>A(   
不同真实傅里叶透镜的结果： `G'V9Xs(  
Ur`v*LT}~  
3 *G=U  
-K jCPc  
4. 总结 \;3r  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _VlNZ/V  
=8iM,Vl3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。  rLwc=(|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?o4&cCFOE  
`9ieTt  
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。 8X%;29tow  
R:e:B7O~0  
应用示例详细内容 h
%nZKhm  
J=$v+8&.  
系统参数 |"mb
59X  
&0#qy9wx  
1. 该应用实例的内容 {\V)bizY;  
@.})nU  
dw&Xg_$  
TX>;2S3q  
982$d<0%  
2. 仿真任务 68y
.yX[  
\R<yja  
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。 h*d,AJz &.  
Xm*Dh#H  
3. 参数：准直输入光源 g9gyWz  
r=9*2X#  

4_mh  
&EQov9P7  
4. 参数：SLM透射函数 L+,{*Uj[;  
v}!,4,]:&  
Xbz}pAnj  
5. 由理想系统到实际系统
hE=cgO`QU  
6wF?FtT  
0trFLX  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 }{lOsZA  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 JK1b68n  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 n\ IVpgP  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 o6qQ
zk  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 m:h]nm  
7.5G4  
iw#luHc
J  
d`:0kOF+  
'C[gcp  
应用示例详细内容 b*bR<|dTj  
rOcfPLJi0  
仿真&结果
;w1h)  
eZUK<&0x5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 H fRxgA@  
&o?pZ(\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)。 _-D(N/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 b~\![HoCMM  
 为优化计算加入一个旋转平面 J)R2O4OEd  
o]]Q7S=  
i P/I% D  
bk8IGhO|m!  
2. 参数：双凸球面透镜 ]03!KE  
 ztTpMj  
&;y(@e}D  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 LIR2B"3F  
 由于对称形状，前后焦距一致。 H(0d(c1s  
 参数是对应波长532nm。 J+9D/VT  
 透镜材料N-BK7。 A\=:h AQ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ;B7>/q;g  
v+\E%H  
}$b/g  
h IGa);g  
{!=IGFe  
h<6r+*T' p  
3. 结果：双凸球面透镜 !1!uB }  
MxCs0::
w  
%D&FnTa  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 :}E*u^v K  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 :\.v\.wm  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 oXGf#>keg  
6z/8nf +u  
~>C!l 
k  
9gWQGkql  
R,
y8~D  
4. 参数：优化球面透镜 ^tpy8TQ  
%';n9M  
uH]^/'8vBd  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 t[#`%$%'  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 {8t;nsdm!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?Ww',e  
 透镜材料同样为N-BK7。 )hn,rmn (P  
>(\[$  
S46[2-v1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0wOgQ
n  
J,E&Uz95%  
u<+;]8[o  
|Q7Ch]G  
5. 结果：优化的球面透镜 u0i @.  
*aTM3k)Zs  
|px4a"  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 >0512_J+  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 E{j6OX\  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ]bRu8
kn  
u |#ruFR  
U~7.aZHPx3  
!vG._7lPp  
6. 参数：非球面透镜 <nIU]}q  
F@?QVdY1q7  
CMTy(Z8_)  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 J@1(2%)|Z  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 TzPVO>s  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 b"x:IDW qG  
K_RrSI&>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 W>+<r9Rt4  
w$2-t  
}P^n /  
I\4I,ds  
_&yQW&vH#  
7. 结果：非球面透镜 M?]ObIM:5  
 f0:)  
#Xsby  
 生成期望的高帽光束形状。 G|H\(3hHLZ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 m.lNKIknQ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Xf#uK\f  
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D] z{''  
J|3CG;+  
W+Iln`L  
Z#\ \NfR  
8. 总结 $|AvT;4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $BNn1C8[  
]jM D'vg^b  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 SR8[ 7MU  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 qf ]ax!bK  
;r8,Wx@f1C  
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.jNn  
#U!J2240