[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) (fjXp75  
应用示例简述 oFx gR9  
1. 系统细节 *{n,4d\..  
 光源 u*YuU%H=  
— 高斯激光束 Y(;[
L`"  
 组件 TbUkqABm  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 <8}9s9Nk  
— 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 Ra,on&OP`*  
 探测器 U},W/g-  
— 视觉感知的仿真 Bf}0'MK8zQ  
— 高帽，转换效率，信噪比 g
ZuR4Ti  
 建模/设计 ~d
1RD  
— 场追迹： !7Q

.w/|=  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 vf'jz
`Z  
\V7x3*nA  
2. 系统说明 ?Pf ,5=*B  
)pj \b[  
m>m`aLrnb  
Sf8Xj|u  
3. 建模&设计结果 ,PtR^" Mf4  
YH6K-}  
不同真实傅里叶透镜的结果： cyn]>1ZM  
$7ME a"a  
=$`")3y3  
&5CeRx7%  
4. 总结 w@D@,q'x  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 D}=i tu  
FP cvkXQD  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2yg'?tpj  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fN/KXdAy&  
.Sth  
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。 &]A1 _dy  
k$m
X81  
应用示例详细内容 0R{R=r]  
o`]FH_  
系统参数 +c2>j8e6  
VY26Cf"  
1. 该应用实例的内容 ?9M+fi  
6#-; ,2i  
EG=>F1&M  
)4O`%9=M&  
M%LwC/h:,  
2. 仿真任务 w4/)r-Z4I  
{;gWn'aq  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 `9)2nkJk'z  
Fgq*
3t  
3. 参数：准直输入光源 w'j]Y%  
?~9X:~6\  
KPK!'4,cu  
P =Gb  
4. 参数：SLM透射函数 0L-g'^nn  
PhL5EYn  
;^SgV   
5. 由理想系统到实际系统 '4S@:.D`  
-Q8`p  
745PCC'FK  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,S K6*tpI  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 6@
361f[  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 5q*~h4=r7  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >}tG^)os  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 z{_Vn(Kg  
_Xe< JJvq  
+OP'/  
%Q01EjRes  
?XrTZ{5'  
应用示例详细内容 KPrxw }P  
l$@lk?dc  
仿真&结果 5,fzB~$TX(  
`2+52q<FO  
1. VirtualLab中SLM的仿真 JB}h}nb  
e;\c=J,eE  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Qc/J"<Lx  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ?NeB_<dLa`  
 为优化计算加入一个旋转平面 QR8Q10  
N_}Im>;!  
#J9XcD{1  
Jx7^|A  
2. 参数：双凸球面透镜 Ee| y[y,  
SpQ6A]M gm  
&WS%sE{p_  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 p8bTR!rvz  
 由于对称形状，前后焦距一致。 q|\Cp  
 参数是对应波长532nm。 o?\Pw9Y  
 透镜材料N-BK7。 fQ) ;+  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 yFv3>\  
)f|6=x4  
&KwtvUN{  
,bg#pG!x Q  
,]'!2?  
~<-h# B  
3. 结果：双凸球面透镜 YkbLf#2AE|  
m#P&Yd4T  
:a`m
9s 4  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 J]e&z5c  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 @[lr F7`o  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ObnB6ShKi  
|'#NDFI>}  
ru L
cu]  
->UrWW^  
.$;GVJ-:5  
4. 参数：优化球面透镜 0cVXUTJ|W  
UNHHzTsr?  
*O2j<3CHf  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 jiDYPYx;I  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 oyY,uB.|  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 [sRQd;+  
 透镜材料同样为N-BK7。 '-qc\6UY  
C7:Ry)8'I  
Fh;(1X75I  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;E_{Zji_e  
Mf"B!WU>]B  
)i>KgX  
^~$ o-IX  
5. 结果：优化的球面透镜 e)8iPu ..  
YFY)Z7fK  
W1z5|-T  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 8B5%IgA  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -fv.ByyA  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 z~al h?H  
d29HEu  
,#6\:i  
-0{WB(P  
6. 参数：非球面透镜 Uw!v=n3#!  
{cFei3'q  
z m%\L/BF  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @AFLFX]  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 W*2SlS7  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 L $
~Id  
$Z4p$o dk  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 qJsEKuOs  
f~Su F,o@h  
GupKM%kM  
|qD<h  
?.H*!u+9>  
7. 结果：非球面透镜 ,&$Y2+  
9UZX+@[F  
J.*=7zmw  
 生成期望的高帽光束形状。 %F7k| Na  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %9K@`v-  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ScD9Ct*):C  
+
q;^8d>  
BeRn9[  
7RZ7q@@fgh  
Ic*Q(X  
8. 总结 e)M1$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F&Gb[Q&a8  
K(?7E6\vO  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 NNT9\JRv_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 z{ 8!3>:E  
Kt-@a%O0  
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。 ;AaF;zPV  
9"rATgN1  
扩展阅读 n1ICW 9  
1/ a,7Hl  
扩展阅读 Gs%kqD{=  
 开始视频 0bor/FU-d  
-     光路图介绍 nsPM`dz/  
 该应用示例相关文件： JGtd
bD?Fw  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 a?;{0I:Ln  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 mxIEg?r(