[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) uB"m!dL  
应用示例简述 )7mJ+d[  
1. 系统细节 RKb3=}
*C  
 光源 k3h53QTmC  
— 高斯激光束 Dk6\p~q  
 组件 -"fq34v  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [ +@<T)  
— 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 zk~rKQ,  
 探测器 _ShJ3\,K  
— 视觉感知的仿真 Y]0y -H  
— 高帽，转换效率，信噪比 Z`KXXlJ^i  
 建模/设计 "T[jQr  
— 场追迹： T>o# *{qn  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {!bJ.O l  
{NqGWkGt*b  
2. 系统说明 [zd-=.:+M[  
3YF]o9  
A'R sy6  
IoX9yGq  
3. 建模&设计结果 o*BI^4  
y9 '3vZ  
不同真实傅里叶透镜的结果： ADUI@#vk  
%K,,Sl_  
w'>v@`y  
)BrqE uX@"  
4. 总结 -^"?a]B  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lY?d*qED  
0t0:soZx  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;$;/#8`>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 dAt[i\S  
H<?yG->  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 0~+:~$VrT  
e-t`\5b
;  
应用示例详细内容 9xp ;$14  
P6'I:/V  
系统参数 oABPGyv  
^:j:;\;  
1. 该应用实例的内容 :HQ/vVw'"9  
xq*yZ5:5Jo  
)ISTb  
h:90K  
#<3\}*/  
2. 仿真任务 %c{)'X  
Ip-jqN J~  
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。 0~+k  
j(2T,WM  
3. 参数：准直输入光源 7NEn+OI4  
,' B=eY,  
[RuY'  
\Y p oJ!-  
4. 参数：SLM透射函数 k]sT'}[n  
Z2}b1#U?  
J n/=v\K@  
5. 由理想系统到实际系统 \}W.RQ^3  
$ 7!GA9Bn  
mYX) =
B{  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 -]%@,L^@  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 H_]kR&F8  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 x$I>e  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 EG6fC4rfC  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 |7'W)s5.  
Bw[VK7  
+=4b5*+qG  
3.Kdz}  
*ni|I@8
 
应用示例详细内容 {lJpcS  
J$[Vm%56  
仿真&结果 LLiX%XOh  
(ShJ!  
1. VirtualLab中SLM的仿真 L zC~>Uj  
f5Oh#  
 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)。 ,88}5)b[  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /8T{bJ5  
 为优化计算加入一个旋转平面 )1le-SC  
3E-&8x7uYR  
'z/hj>B<  
zT8K})#  
2. 参数：双凸球面透镜 H#K|SSqY?  
|.5d^z  

`^ok5w"oi  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 L\I/2aiE  
 由于对称形状，前后焦距一致。 mMH0 o  
 参数是对应波长532nm。 PoZBiw@  
 透镜材料N-BK7。 "^`AS"z'  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 PH.v3 3K  
}dCnFZ{K3  
X*@Sj;|m  
|>)mYLN!y  
T28#?Lp6]  
RWYA`  
3. 结果：双凸球面透镜 &CgD smJo#  
:M16ijkx  
b.(^CYYQ  
 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。 I6+5mv\  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 fqxMTTg@  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 kmwFw>#  
nM#\4Q[}Jh  
lUmaNZ  
hdzaU&w  
G8VWx&RE  
4. 参数：优化球面透镜 8}2 `^<U  
o
'G")o  
Ex<0@Oz  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 cVN|5Y  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 H|]Q;,C  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 I~,*Rgv/Z  
 透镜材料同样为N-BK7。 (Q&Z/Fe  
7
0@:!HI]  
zKo,B/Ke4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P:G^@B3^  
CKK8 o9W  
7y!{lr=n  
8Pq|jK "  
5. 结果：优化的球面透镜 @C#lA2(I4  
Dcq^C LPY  
9496ayi  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 /1YqDK0  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 hq|/XBd||  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 p4=^ UP  
#H|]F86(  
^c*'O0y[D  
OvkYzI`  
6. 参数：非球面透镜 c(fwl`y!x  
n=`UhC  
Lq:Z='Kc  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 tlE+G@|^  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 QM=X<?m/,=  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 IsI\T8yfc  
tq{ aa  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |X>:"?4t  
2!A/]
:[F  
E8/P D  
{B34^H:  
=4G9ev 4  
7. 结果：非球面透镜 W<t,Ivg  

9i n&\  
N G4wtDa  
 生成期望的高帽光束形状。 *x$\5;A  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 E=7~\7TE  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 "!2Fy-Y  
Xr-eDUEi  
KdUmet
x1  
RDZl@ps8  
dLLF
#N  
8. 总结 ,`K'qms  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {$b]K-B  
vI4St;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;sDFTKf  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w _n)*he)z  
QHOem=B  
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。 P7Kp*He)  
C]82Mt  
扩展阅读 _rOKif?5  
bPWIf*3#  
扩展阅读 Y<l{DmrsA  
 开始视频 qm2  
-     光路图介绍 uk16  
 该应用示例相关文件： VHJOj  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 A#*0mJ8IK  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @wbV@