[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) N 4Dyec\  
应用示例简述 qgu.c`GmW  
1. 系统细节 @$Y`I{Xf  
 光源 iLFF "Hs  
— 高斯激光束 [*,`a]z-Q  
 组件 rQ/S|gG  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 L8!xn&uyP=  
— 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 pTcm2-J  
 探测器 C,K
P!B{  
— 视觉感知的仿真 3C.bzw^  
— 高帽，转换效率，信噪比 nE,"3X"  
 建模/设计 kRG-~'f%`  
— 场追迹： p7|~x@q+  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 h(>4%hF  
r]2}S=[  
2. 系统说明 lB,.TK  
[t,7H  
Nmp1[/{J  
X1$0'usS  
3. 建模&设计结果 i5|!MIY  
KbSIKj  
不同真实傅里叶透镜的结果： BLfoU_Z  
Cvq2UNz(R  
U2!9Tl9".  
voCQ_~*)9  
4. 总结 3<?#*z4]_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 q S2#=  
\Z<' u;
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 i9W@$I,f  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 jiz"`,-},O  
AOhsat;O`  
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。 s4t>/.;x  
Vhv<w O Ct  
应用示例详细内容 -cEjB%Neo  
WM:we*k8h  
系统参数 9V("K  
FjVC&+
c  
1. 该应用实例的内容 6wfCC,2  
P)ZGNtO9fG  
$Y7q2  
9aYCU/3  
#~ UG9@a  
2. 仿真任务 r0}Z&>]66N  
-bduB@#2d  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 &`G
QS|  
We_/:=  
3. 参数：准直输入光源 O0c#-K.f  
%YA=W=Yd  
~8RN  
r@^h,  
4. 参数：SLM透射函数 b$
H{|[  
C4]vq+  
QVm3(;&'  
5. 由理想系统到实际系统 j;)U5X  
D?;$:D"  
_6(QbY'JV`  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 O\=3{  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 RL SP?o2J  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 NAlYfbp  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 CFkM}`v0  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 O#uTwnW  
6m|j "m  
&%$r3ePwc  
m:.ywiw=  
c4k3|=f  
应用示例详细内容 |#Z:v1]"  
7lqj"
o(  
仿真&结果 t[XxLG*  
rB~x]
5TH  
1. VirtualLab中SLM的仿真 D}r,t_]Eb  
$RfM}!7?  
 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)。 S1.w^Ccy  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 _t_X`  
 为优化计算加入一个旋转平面 FcB]wz  
pc J5UJY  
6V KsX+sd  
2xN1=ug  
2. 参数：双凸球面透镜 RHZ5f0b4L  
D9*GS_K2t  
]g2Y/\)a  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 uhz:G~x
!  
 由于对称形状，前后焦距一致。 |<t"O  
 参数是对应波长532nm。 S~.:B2=5K  
 透镜材料N-BK7。 J*vy-[w  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 R_e{H^pY^  
<O>1Y09C/  
|[7xTD  
mzLDZ#=b  
Kz:g9  
2;VggPpT  
3. 结果：双凸球面透镜 o$8v8="p  
C0|<+3uND=  
!~u;CMR  
 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。 NguJ[  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~pWbD~aeg  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
(p08jR '5  
&`[y]E'  
{f3&s4xj=  
t."hAvRL  
rLw3\>y  
4. 参数：优化球面透镜 2| $  
%]S~PKx  
H|T!}M>  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 S\RjP*H*  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $@<qaR{t\  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 6Lk<VpAa  
 透镜材料同样为N-BK7。 gDU~hv  
-]\cUQ0  
f0]8/)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 n8n(<  
>DeG//rv
 
`OO=^.-u  
{1,]8!HBJ  
5. 结果：优化的球面透镜 FT
Z][  
{h5 S=b  
{_ti*#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 !_P;4E  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 t2d_XQOK  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {KYbsD  
Y>Lg
pO.  
a<9cj@h  
^_BHgbS%;  
6. 参数：非球面透镜 O)NEt  
O&YX V  
C50&SrnBU1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 H)tnxD0)  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 \,| Xz|?C  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 s\A"B#9r  
b<o Uy  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }GX[N\$N  
bkk1_X  
vX|ZPn#  
ug*#rpb  
,b!!h]t  
7. 结果：非球面透镜 'wB6-  
d1$3~X
l]  
7DaMuh~<  
 生成期望的高帽光束形状。 PI@/jh  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 6z3 Yq{1  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 9fp@d  
mGR}hsQpn  
Ba
==Ri8$  
2(~Y ^_  
"'/:Tp)  
8. 总结 &Ohm]g8{2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]4f;%pE  
+mP&B<=H)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1d)wE4c=Z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 z*?-*6W  
pGEYke NU  
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。 CMI'y(GN  
H>Wi(L7  
扩展阅读 *PQu9>1w  
wBlfQ w-N  
扩展阅读 $U=E7JO  
 开始视频 0?kaXD  
-     光路图介绍 GCSR)i|  
 该应用示例相关文件： Sj?u^L8es}  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 tj:3R$a  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 5c
50F{