[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) F/BB]gUB  
应用示例简述 G&i<&.i  
1. 系统细节 q'r(#,B<3  
 光源 )HPt(Ck  
— 高斯激光束 Y*!J +A#  
 组件 obYXDj2  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 >f7;45i  
— 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 X%iiz  
 探测器  j6zZ! k  
— 视觉感知的仿真 M<'AM4  
— 高帽，转换效率，信噪比 {FV_APL9_  
 建模/设计 ruMS5OqM  
— 场追迹： u=epnz:<  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 5X
2&hG*  
U Ke!zI  
2. 系统说明 0Q\6GCzN\  
Tk(ciwB  
t[L0kF9en  
yXg #<H6V  
3. 建模&设计结果 -oSfp23u  
2"Oj* ;  
不同真实傅里叶透镜的结果： 4~;x(e@S  
xl.iI$P  
x'Uv;mGo  
ZHQa}C+  
4. 总结 2<18j  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `/WX!4eR,  
$w,&h:.p  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 d9'gH#f?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6 w"-&  
)_$F/ug  
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。 lLq9)+HGN  
:nk$?5ib  
应用示例详细内容 zq(R!a6  
$9_yD&&  
系统参数 XYeuYLut  
nYfZ[Q>v  
1. 该应用实例的内容 #0yU K5
J  
x3dP`<   
{yPJYF
_l  
xMck A<E  
Y!M&8;>  
2. 仿真任务 ?Q`u\G3.m  
X?p.U  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 okl*pA)  
-Re4G78%  
3. 参数：准直输入光源 -b?yzg,8  
gpo+-NnG  
<,r(^Ntz  
5iz(R:P<  
4. 参数：SLM透射函数 <{ Z$!]i1  
r-Nv<
oH;  
IaDN[:SX  
5. 由理想系统到实际系统 Rd4 z+G  
3bMQ[G  
l]pHj4`uv  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 )0RznFJ+X  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^U[c:Rz  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 eiiI Wr_7  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 !KYX\HRW  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 VeLuL:4I  
p>GTFXEi6  
1:L _qL  
^#^\@jLm  
F;I %9-R  
应用示例详细内容 'a}<|Et.  
r`t|}m  
仿真&结果 vMDX  
_trF/U<  
1. VirtualLab中SLM的仿真 4 w$f-  
Q db~I#}m'  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 3,x|w  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 H)eecH$K  
 为优化计算加入一个旋转平面 =TTk5(m  
38I.1p9  
SHc<`M'+  
Qxw?D4/Y  
2. 参数：双凸球面透镜 Q Pel n)  
&mG1V  
{$dq7m(  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Kbdjd p  
 由于对称形状，前后焦距一致。 =.*+c\  
 参数是对应波长532nm。 6/A#P$G  
 透镜材料N-BK7。 BtPUUy.  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 sYt\3/yL'  
QT!!KTf  
R]s\s[B  
!9w;2Z]uum  
Jp'XZ]o\  
v,=[!=8!  
3. 结果：双凸球面透镜 yu<'-)T.?  
ZSB_OS[N  
R F)Qsa  
 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。 1;e"3x"  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 fV 6$YCf  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 LjE@[@d  
e58  
{iz,iv/U  
u]D>O$_ s  
\R m2c8Z2  
4. 参数：优化球面透镜 v#HaZT]u  
J ejDF*Q  
]bPj%sb*@  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 3)?v  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 5BztOYn,  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 mnZS](>  
 透镜材料同样为N-BK7。 \[nvdvJv  
}I1A4=d  
Lq-Di|6q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 c h_1-  
QG|KZ8uO  
13:yaRo  
,b&-o?.{  
5. 结果：优化的球面透镜 +IRr&J*P  
=LFrV9  

e:h(,  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 I6k S1  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 '1$#onx  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 -<R"  
sSh=Idrx  
c
`hj^t  
r35'U#VMk?  
6. 参数：非球面透镜 nE~HcxE/  
kLr6j-X  
7]i=eD8  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 _cWz9 ;  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 X5(S+;v"^  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 4f}:)M$5  
x[ sSM:  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 bZ/4O*B  
4\#!Gv-  
:;wb{q$O  
r*n_#&-7  

|5ifgSZ  
7. 结果：非球面透镜 [i8,rOa7  
_n[4+S*v(  
#rE#lHo  
 生成期望的高帽光束形状。 6X@]<R  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 +npcU:(Kg  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ) <lpI';T  
;[)t*yAh  
NXwlRMbo  
4. &t  
?89ZnH2/  
8. 总结 ?q68{!{bi  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Qp~W|zi(  

!k=>Wb8n2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 33R_JM{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 G)I lkA@  
<2\4eusk  
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。 ?z:Xdx\l  
rCwjy&SuU^  
扩展阅读 ^'g1? F$_  
pB3dx#l  
扩展阅读 W|go*+`W%
 
 开始视频 4_#yl9+  
-     光路图介绍 v{R:F  
 该应用示例相关文件： [M^ur%H  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |_Y[931<  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 JG2)-x;9