[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) [Pp'Ye~K@c  
应用示例简述 WxDh;*am:  
1. 系统细节 RFGff
A&  
 光源 l]vm=7:  
— 高斯激光束 Q59su
L   
 组件 W)/#0*7  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 YUb_y^B^  
— 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 @WhHUd4s  
 探测器 <b.D&  
— 视觉感知的仿真 TC('H[ ]  
— 高帽，转换效率，信噪比 Sdo-nt  
 建模/设计 s"|Pdc4  
— 场追迹： LeQjvW9y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 VTM/hJmwJ  
+q4O D$}  
2. 系统说明 '"^'MXa  
bcyzhK=  
y-k.U%  
kstIgcI  
3. 建模&设计结果 GyIV Hby  
@~e5<:|5#  
不同真实傅里叶透镜的结果： hxx.9x>ow  
6863xOv{T  
mw!F{pw  
_t$sgz&  
4. 总结 ?[AD=rUC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /z!%d%"  
F2WKd1U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 sK{e*[I>W  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [
3Gf2_  
7v kL1IA  
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。 0[`^\Mv4y  
_#niyW+?~  
应用示例详细内容 0@(&eH=  
s1rCpzK0  
系统参数 $`c:&  
vdZW%-A&\  
1. 该应用实例的内容 "g|#B4'e  
#R"*c hLV  
M{@(G5  
M+>u/fldV  
3mgD(,(^  
2. 仿真任务 \zkg  
n]9$:aLZ  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 j^'go&p  
pkzaNY/q  
3. 参数：准直输入光源 zdYjF|  
:]KAkhFkbb  
|N2#I
tBbW  
+nL[MSw  
4. 参数：SLM透射函数 s#11FfF`  
]`K2N  
2 nCA<&  
5. 由理想系统到实际系统 wz%-%39q%  
3$ pX  
\85i+q:LuA  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "[J^YKoF  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 UfGkTwoo=  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 tA;}h7/Lc~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 oxs#866x  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 <YY14p  
u_enqC3  
k:;r2f  
a9gLg &  
]DcFySyv  
应用示例详细内容 vzM^$V  
i@yC-))bY  
仿真&结果 wT@og|M  
pP_LR ks}  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Cye.gsCT  
6Oq7#3]  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 )e{aN+  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 5+vaE 2v  
 为优化计算加入一个旋转平面 mt .sucT  
I,tud
!p`  
w:0E(z  
iTwm3V P  
2. 参数：双凸球面透镜 Y4-t7UlS;  
+>,I1{u%&  
_)8s'MjA:&  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ;uJMG  
 由于对称形状，前后焦距一致。 P0@,fd<  
 参数是对应波长532nm。 j%kncGS  
 透镜材料N-BK7。 %EH)&k  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 h{Y",7]!  
ZVBXx\{s  
Vr}'.\$  
tw;}jh  
*@5@,=d  
=bOW~0Z1  
3. 结果：双凸球面透镜 dd;~K&_Q/i  
1zv'.uu.,  
0kh6@y3  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 4s-!7  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 la!~\wpa  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 nlP;nlW  
@JMiO^  
3fj4%P"  
jcOcWB|  
79gT+~z  
4. 参数：优化球面透镜 [,Gg^*umS  
+(Ae4{z"1+  
0mE 0 j  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 js(pC@<q5  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 J1k>07}
|  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 _6Sp QW  
 透镜材料同样为N-BK7。 (`^1Y3&2  
-
@'FW*b  
(.:e,l{U%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V[LglPt  
Q,g\  
r!v\"6:OM  
z/-=%g >HA  
5. 结果：优化的球面透镜 ?<!|  
y29m/i:  
`Di{}/2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 KlEpzJ98  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 N2G{<>=  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 i!Ba]n   
>4TO=i  
/~1+i'7V.,  
5BIY<B+i  
6. 参数：非球面透镜 1MFbQs^  
 wwqEl(  
&>O+}>lr9  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 I9^x,F"E]  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 e\rp)[>'  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \z$= K  
wYea\^co  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 z{q`GwW  
zLQx%Yg!  
}e1ZbmW  
W?&%x(6M  
P \I|,  
7. 结果：非球面透镜 "+c-pO`Wg  
Xw1*
(ffk  
ctQ/wrkU  
 生成期望的高帽光束形状。 F|8&  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Wwo0%<2y  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 u8^lB7!e/  
[E_9V%^  
4+n\k  
t20K!}D_  
btB%[]  
8. 总结 /r 5eWR1G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 BtZyn7a  
}V>T
M{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 st*gs-8jJ;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \V:^h[ad  
H,J8M{  
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。 @EAbF>>  
=4!mAo}  
扩展阅读 %<5'=t'|-U  
gw(z1L5 n  
扩展阅读 %O<BfIZ  
 开始视频 1C.VnzRnJ  
-     光路图介绍 jIyQ]:*p  
 该应用示例相关文件： _F{C\}  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2%1hdA<  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 a*;b^Ze`v