[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) O ;[Mi  
应用示例简述 W`NF40)  
1. 系统细节 k!}(a0h  
 光源 ^+v1[U@  
— 高斯激光束 P/.<sr=2  
 组件 t$wbwP  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 =QGmJ3  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 E}v8Q~A(  
 探测器 p)ig~kk`  
— 视觉感知的仿真 sZT~5c8  
— 高帽，转换效率，信噪比 @c'iT20  
 建模/设计 #QIY+muN  
— 场追迹： C\~}ySQc.e  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 n6+h;+8;]  
Wbei{3~$Y"  
2. 系统说明 8V 4e\q  
/e|Lw4$@S  
A[ncwJ  
AU}kIm_+  
3. 建模&设计结果 2xflRks  
B^r?N-Z A  
不同真实傅里叶透镜的结果： Q?1J<(oq9  
NsP=l]   
h7^&:  
 1n +Uv*  
4. 总结 FHw%ynC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Nr~!5XO  
z<%bNnSO  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 HbI{Xf[6LP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \fiy[W/k  
^4+NPk  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 hTzj{}w  
dk nM|  
应用示例详细内容 J8p;1-C"  
*$BUow/>  
系统参数 |1(x2x%}D^  
'ia-h7QWS  
1. 该应用实例的内容 GEF's#YWK  
t;6<k7h  
[`b,SX x  
<)wLxWalF  
~`FRU/@r  
2. 仿真任务 @Kz,TP!%A  
@n?"*B  
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。 ch]Q
z[d  
jVd`J  
3. 参数：准直输入光源 *3fl}l  
(ct1i>g  
`gx\m=xG  
%W\NYSm  
4. 参数：SLM透射函数 \-pwA j?  
U&1O  
Y3DqsZ@  
5. 由理想系统到实际系统 SyVXXk 0  
<efO+X!  
N=Ct3  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ) hs&?:)  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &uRT/+18W3  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 JxtzI2  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 o#\L4P(J  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 R9R~$@~G  
iKE&yO3  
)/@KdEA:  
X^N6s"2  
8c-ys-"#  
应用示例详细内容 QOkt
IH  
W9Azp8)p
]  
仿真&结果 y EfAa6  
NMK$$0U  
1. VirtualLab中SLM的仿真 >W] Wc4\  
~6kF`}5  
 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)。 e8("G[P>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 PL&>pM  
 为优化计算加入一个旋转平面 \Hrcf+`  
8(Te^] v#  
M?sax+'  
]NTQF/   
2. 参数：双凸球面透镜 01-rBto$  
nc:/GxP
 
Jw}t~m3  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 HJN GO[*g  
 由于对称形状，前后焦距一致。 /kG?I_z  
 参数是对应波长532nm。 iXo;e  
 透镜材料N-BK7。 pP":,8Q{  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 i /[{xRXiR  
i*N2@Z[  
=t-Ud^3  
i4D]>  
2WH(c$6PWf  
"KK}}$>  
3. 结果：双凸球面透镜 *uRDB9#9,  
1gK^x^l*f  
5*Zz_ .  
 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。 'XKfKv >;  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 WuY#Kx~2  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 !Z2h?..O  
? bWc<]  
[>?|wQy>=  

^2Cqy%x-  
W?zj^y[w  
4. 参数：优化球面透镜 9)vU/fJ|  
)J@[8 x`  
>l)x~Bkf$j  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 n$SL"iezW?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 _@XueNU1hS  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 D.{vuftu  
 透镜材料同样为N-BK7。 TDR|*Cs  
w,j!%N  
P{K\}+9F   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1YMi4.  
O
XM=@B<"  
JJ)  
vo }4N[]Sb  
5. 结果：优化的球面透镜 E]~#EFc  
GPh;r7xg6  
Vbp
@n  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 F-:AT$Ok  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ?SYmsaSr5  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 U~yPQ8jD  
d1g7:s9$0  
5Xxdm-0  
h~sTi  
6. 参数：非球面透镜  -V2`[k  
{wSz >,  
9s5s;ntz"  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 _X?_|!;J  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 J3aom,$o  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 63\ CE_p  
sSKD"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <bW~!lv  
 ) 4t%?wT  
X=?9-z] QO  
? }ff O  
Z"Lr5'}  
7. 结果：非球面透镜 Xbx=h^S  
1 Lg{l  
#lMIs4i.  
 生成期望的高帽光束形状。 \25EI]  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 $HOe){G  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 A?n5;mvq#  
oc-&}R4=  
:_HdOm  
DQu)?Rsk  
X*7VDt=  
8. 总结 3jfAv@I~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 KIY`3Fl09  
um/F:rp  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 VPO~veQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^ux'-/  
N@X6Z!EO  
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。 zI^:{]p  
>f&
L7@  
扩展阅读 TT;ls<(Lg  
{ **W7\h  
扩展阅读 &%(Dd  
 开始视频 I4
qS8~+#  
-     光路图介绍 h~%8p ]  
 该应用示例相关文件： PVxu8n  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 W"\`UzOLQ  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 mc
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