[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) rMWvW(@@D  
应用示例简述 GB `n  
1. 系统细节 Bi fI.2|  
 光源 `m1stK(PO  
— 高斯激光束 >h2qam  
 组件 'p[6K'Uq5  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 jS3@Z?x?*  
— 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 Bz,D4E$  
 探测器 J%ws-A?6rN  
— 视觉感知的仿真 Ap\]v2G  
— 高帽，转换效率，信噪比 7>7n|N  
 建模/设计 o+OX^F0  
— 场追迹： %O%;\t  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +>ituJ  
!#]kzS0  
2. 系统说明 fU.hb%m)Q\  
:/? Op  
Th,]nVsGs~  
0j;|IU\  
3. 建模&设计结果 y'f-4E<  
AS0(NlV  
不同真实傅里叶透镜的结果： M[b~5L+S  
u(r T2  
X+emJ&Z$@  
-$s1k~o  
4. 总结 zXGI{P0O  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0=`aXb-  
rf$[8d  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 %E,-dw  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P'_ aNU  
tvzO)&)$  
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。 Obc,   
35-FD{  
应用示例详细内容 5.0;xz}#y  
zSsogAx  
系统参数 Y=pRenV'  
H-5f!>)  
1. 该应用实例的内容 Z+J~moW `  
%u|Qh/?7  
bg4VHT7?>)  
&@7|_60  
n!b*GXb\  
2. 仿真任务 S9/\L6Rmf  
2(D&jL  
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。 y;9K
 
Q"xDRQA  
3. 参数：准直输入光源 _x#r,1V+D  
CA"`7<,  
p-g@cwOu  
/s:akLBaD  
4. 参数：SLM透射函数 BYS>"  
p|*b] 36  
[iSLn3XXRX  
5. 由理想系统到实际系统 gY=+G6;=<  
@D<Q'7mLh  
1 gRR  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 v#IZSBvuQK  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 T5U(B3j_  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ]}0+7Q  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 JY>I  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 'Uo:b
<  
t;ga>^NA"  
gD fVY%[Z  
e''Wm.>g(+  
CV7.hF<  
应用示例详细内容 X_|} b[b  
}W%}_UT  
仿真&结果 s*}d`"YvH  
r?2C%GI`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 f.r-,%^6{  
0P53dF  
 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)。 qdu:kA:]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 5O%}.}n  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~yf5$~Z  
}mJ)gK5b 6  
AB#hhi#  
%s)E}cGH  
2. 参数：双凸球面透镜 8@Km@o]?
 
X!_OOfueP8  
#wm)e)2@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &q` =xF  
 由于对称形状，前后焦距一致。 %BHq2~J  
 参数是对应波长532nm。 CGg6nCB  
 透镜材料N-BK7。 eaiz w@N  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 en~(XE1  
->#7_W  
>"nk}@  
y.oJzU[p%  
Y2D)$  
C,z]q$4  
3. 结果：双凸球面透镜 W]*wxzf!5z  
YGn:_9  
2Uk8{d  
 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。 SI(8.$1  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 u})JQ<|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 WK^qYfq|  
IH0^*f  
"7 4L  
p_(hM&>C  
2I4P":q  
4. 参数：优化球面透镜 BPOWo8TqD^  
=gqZ^v&5U  
\%^3Izsc  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 }w@nZG ^&  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Yr,1##u  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 |ZKchd8Yq  
 透镜材料同样为N-BK7。 +[7u>RJ  
)T+htD)  
sR0nY8@F  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?{dno=  
y|mR'{$I  
%?$"oWmenS  
,J#5Y.  
5. 结果：优化的球面透镜 1|89-Ii]  
Zn!SHj  
ljCgIfZ_4  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 0nuFWV  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 [6tQv<}^
 
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 K&h|r`W(  
O#|E7;  
m1hf[cg  
8|/YxF<  
6. 参数：非球面透镜 Vqr&)i"b$  
j?(QieBH  
w$!n8Aqs  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 W2k~N X#@  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,O+7nByi[V  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 btE+.V  
PrcM'Q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Pg36'aTe%j  
nNKL{Hp  
*$1)&2i  
 Ui.F<,E  
VQ;=-95P  
7. 结果：非球面透镜 >4E,_`3N  
b,W'0gl  
8K/lpqw  
 生成期望的高帽光束形状。 K
na'5L5"  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 A.FI] K@  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 +A3H#'  
VGq]id{*$  
{mQJ6 G'ny  
!|/fVWH  
[`lAc V<  
8. 总结 vX\e* v  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uwka 2aSS  
2o/`8+eJu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +9J>'oe'D  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 BTyVfq sx  
YB|9k)Z2[  
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。 P.:T zk6  
u|c+w)a  
扩展阅读 $\ '\@3o  
/WfxI>v  
扩展阅读 (Wqhuw!u  
 开始视频 86g+c  
-     光路图介绍 K;PpS*!  
 该应用示例相关文件： !)=o,sVA  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 a5M>1&j/eC  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ap~Iz