[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) %PK(Z*>  
应用示例简述 _m%Ab3iT~  
1. 系统细节 DKl\N~{F  
 光源 [Qqss8a  
— 高斯激光束 ]XYD2fR2qA  
 组件 i&)OJy  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 KHeeB`V>J  
— 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 koj*3@\p/  
 探测器 fA),^  
— 视觉感知的仿真 A "'h0D  
— 高帽，转换效率，信噪比 (!Fu5m=<8  
 建模/设计 aQj6XGu  
— 场追迹： SxX  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 }0OQm?xh  
x3nUKQtk:8  
2. 系统说明 CUaL  
jRW@$ <mG  
5tY/d=\k  
5hDPX\  
3. 建模&设计结果 D28>e  
!0v3Lu~j  
不同真实傅里叶透镜的结果： $ao7pvU6  
[-R[rF  
]Z[0xs  
}%0X7'  
4. 总结 ._&SS,I5VZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |jcIn[)=  
&(|x-OT  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 NA#,q 8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 hXD/
  
K4OiKYq  
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。 ?&VKZSo  
_93:_L  
应用示例详细内容 7{NH;U t  
+IlQZwm~  
系统参数 *\`<=,H6<  
h)z2#qfc  
1. 该应用实例的内容 ,!P}Y[|  
b]N&4t  
STPRC&7;  
2M+*VO  
5>~D3?IAd  
2. 仿真任务 ^szi[Cj  
/.sho\a  
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。 qtFHA+bO  
2_)gJ_kP  
3. 参数：准直输入光源 1r3} V7  
U+!&~C^y  
Hv%$6,/*v  
XaMsIyhI  
4. 参数：SLM透射函数 +R;s<pZ^  
6S0Gjekr  
<@Y`RqV+  
5. 由理想系统到实际系统 X<g }F[Y  
mo&9=TaG  
p+b$jKWQ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 7&w|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 T*'WS!z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 g~76c.u-  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 z8xBq%97us  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !w;/J^  
$ k_6  
6-+wfrN2  
y>^0q/=]?O  
3{|]@ L  
应用示例详细内容 @7{.err!  
_7dp(R  
仿真&结果 > iYdr/^a  
^$[iLX  
1. VirtualLab中SLM的仿真 }^^c/w_  
>B;KpO"+m  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 (/X]9  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 XCO8A\  
 为优化计算加入一个旋转平面 u^W!$OfZpp  
]0W64cuT  
jINI<[v[  
#L57d  
2. 参数：双凸球面透镜 Q8$;##hzt  
%Hhk 6tR,  
6;;2e> e  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 U\M9sTqo  
 由于对称形状，前后焦距一致。  2IGU{&s  
 参数是对应波长532nm。 w(K|0
|t  
 透镜材料N-BK7。 }{Ra5-PY  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 aX Ie  
?TI]0)  
hFxT@I~  
pWP1$;8   
[8%q@6[  
;<"V}, C  
3. 结果：双凸球面透镜 -<M+$hK\  
q+cD  
G\^<MR|  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Mc$rsqDz  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 eC L_c>3!  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 C &y 2I  
nq~fH(QY  
cvhwd\  
-Kcjnl92i  
#zBqj;p  
4. 参数：优化球面透镜 M0OIcMTv  
s!>9od6^  
=%s6QFR  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 gyhy0  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。
=K}T; c  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 q03+FLEfC  
 透镜材料同样为N-BK7。 %5nEyZOq  
#)]/wqPoW  
IM5[O}aq  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 M9m~ck  
G;EJ\J6@Yw  
owb+,Gk(  
yrl7  
5. 结果：优化的球面透镜 kk4+>mk  
]E'?#z.t  
dDD5OnWmJ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 `(=?k[48  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 #;?/fZjY  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ,KU%"{6  
{TdxsE>  
AjoIL  
1&<o3)L:  
6. 参数：非球面透镜 jicH94#(]  
\fuz`fK:  
lnm@DWhf  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 T<NOLfk66  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。
|=![J?  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 GlRjbNW?Q  
b;#_?2c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?mSZQF:d@  
*ZFF$0}  
qywl G  
[Q J  
S8v?H|rm  
7. 结果：非球面透镜 R.Fl5B  
1i_%1Oip  
5X>~39(r  
 生成期望的高帽光束形状。 #y[omla8  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 @^ *62  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 @+Sr~:K  
78~/1-  
c~;VvYu  
z;Fz3s7  
*'aouS/?<6  
8. 总结 !$>b}w'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :]CL}n$*  
svb7-.!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。  ;Q4,I[?%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \8s:I+[HH  
Z P6p>?DQ  
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。 DuDt'^]  
OLm@-I*  
扩展阅读 Uxi
k&M  
-3azA7tzz  
扩展阅读 );6f8H@G  
 开始视频 ~K99DK.  
-     光路图介绍 o0S8ki  
 该应用示例相关文件： 4z26a  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 /c 7z[|  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 l^B4.1rT