[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) uPmK:9]3R  
应用示例简述 UgVLHwkvk  
1. 系统细节 hR g?H  
 光源 V!{}%;f  
— 高斯激光束 ccdP}|9
e  
 组件 Z7="on4  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 =ObI  
— 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 a_GnN\kX^Z  
 探测器 i40'U?eG~6  
— 视觉感知的仿真 U '$W$()p  
— 高帽，转换效率，信噪比 <-]qU}-  
 建模/设计 dbE]&w`?d  
— 场追迹： ]T?Py)  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 A"V($:>U  
}Ai_peO0a  
2. 系统说明 x$:P;#  
7K5D,"D;1  
y^*o%2/  
P<tHqN!q  
3. 建模&设计结果 \~r`2p-K  
kL7n`o  
不同真实傅里叶透镜的结果： |+aUy^  
xpO'.xEs  
{\-9^RL  
YV{^2)^  
4. 总结 SyB2A\A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 w|k?2 ?&  
$$5E+UDOs  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 EZY <k#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 jQ"z\}Wf  
n&n WY+GEo  
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。 ^D%hKIT  
-
K@mjN  
应用示例详细内容 >iKbn  
}x9D;%)/  
系统参数 cm'`u&S  
, S }  
1. 该应用实例的内容 q
;)+O#CR  
UA8*8%v  
_=\J:r|Y:  
t/kMV6
 
%3:[0o={d  
2. 仿真任务 2}BQ=%E!'  
>x3$Ld  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 C9FzTg/c  
# h/#h\  
3. 参数：准直输入光源 9'5`0$,|^  
`q$a p$?  
QyEGK  
'Zket=Sm;  
4. 参数：SLM透射函数 &*JU N}86  
7;i [  
WSKubn?7B  
5. 由理想系统到实际系统 (>R  
[gybdI5wur  
Wp |qv  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 j(>~:9I`  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 'O+)[D  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 >* )fmfY  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _-R&A@  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 H5)8TR3La  
~x-v%x6  
QB"Tlw(  
J/(^Z?/~P!  
S%p.|!  
应用示例详细内容 DfsPg':z  
?nCo?A  
仿真&结果 v(`9+*  
ng6".u9  
1. VirtualLab中SLM的仿真 579<[[6~d2  
csd~)a nb  
 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)。 xW.~Jt  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 xCYK"v6\  
 为优化计算加入一个旋转平面 @r*
w 84  
hR+\,P#G[  
+.2OZ3(  
lvd`_+P$  
2. 参数：双凸球面透镜 5I6u 2k3  
.dO8I/lhV  
)#Le"&D  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ]/6i#fTw  
 由于对称形状，前后焦距一致。 /_D_W,#P  
 参数是对应波长532nm。 dZ,IXA yB  
 透镜材料N-BK7。 ) -^(Su(!  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 8svN*`[  
sJ{J@/5  
]pq(Q:"P,5  
/iw$\F |8  
hQ@E2Xsv  
'D:R]@eK]  
3. 结果：双凸球面透镜 #;])/8R%  
QF4)@ r{2x  
;@FCaj&  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 |*%i]@V=  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 d^+0=_[PmK  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 0$BX8?Z  
Mc9JFzp  
<f9a%`d  
.
2{*>Dzi  
W QqOXF  
4. 参数：优化球面透镜 qORL 7?{  
WYm<_1  
 \OW.?1d  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 V.-cm51I  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 '>k1h.i  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ,}:}"cl  
 透镜材料同样为N-BK7。 JI[{n~bhGD  
d<cqY<y VA  
-A^o5s  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 odTa2$O  
Tvl"KVGm  
@+7CfvM  
e81+as  
5. 结果：优化的球面透镜 adWH';Q:  
GDQQ4-|O  
lFN|)(X  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &Lbh?C  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 s=>^ 8[0O  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 sQmJ3 (:HO  
,*.qa0E#W  
6>gm!6`  
zyB>peAp6j  
6. 参数：非球面透镜 5c0$oyl)M  
g=$nNQ \6=  
~7wLnB  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 N$.=1Q$F6  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 %)w7t[A2D  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;]l`Q,*OXb  
+GEdVB  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 zm mkmTp  
H6hhU'Kxf8  
A_Y5{6@  
vty:@?3\  
7l4}b^>/`  
7. 结果：非球面透镜 &ZL4/e  
*z^Au7,&  
jN!VrRA  
 生成期望的高帽光束形状。 L;=3n[^x  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ?-'GbOr!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 nG%<n  
`SA1V),~  
p_i',5H(  
gnadx52FP  
L]q%;u]8!  
8. 总结 )"J1ET,z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?DE{4Ti/[  
PPde!}T$  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 sJMpF8   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^O& y;5  
OBf$Z"i  
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。 qIxe)+.  
%I;uqf
 
扩展阅读 }l&y8,[:  
<Y"HCa{  
扩展阅读 +R_s(2vz  
 开始视频 {I/t3.R`  
-     光路图介绍 Q$Rp?o&  
 该应用示例相关文件： :kC*<f\  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2Vs+8/  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 f?TS#jG4}