[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) ~@S5*(&8  
应用示例简述 u>Z;/kr  
1. 系统细节 3/RmJ`c{  
 光源 JEL=,0J  
— 高斯激光束 /-TJtR4>  
 组件 br*L|s\P\9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 aT$q1!U`j2  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 axW3#3#`  
 探测器 X3vTyIsn  
— 视觉感知的仿真 2s_shY<=}L  
— 高帽，转换效率，信噪比 7d*SZmD   
 建模/设计 -h%;L5oJ2,  
— 场追迹： oqH811  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 8 !]$ljg  
D$ zKkPYI  
2. 系统说明 T%A45BE V  
.%j&#(!  
$p30?\  
O'{UAb+-  
3. 建模&设计结果 UKMr,{iy  
/bv
`_>  
不同真实傅里叶透镜的结果： -(V]knIF  
w-*$gk]  
{|= 8wB  
Wly-z$\  
4. 总结 uUu]JDdz  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %p6"Sg*  
o6,$;-?F_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Aq@_^mq1A  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &;S.1tg  
OQ;'Xo  
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。 Z(Fsk4,  
~n9BN'@x  
应用示例详细内容 L\_MZ*<0[  
<ek_n;R  
系统参数 RL7OFfMe  
yb*P&si5bY  
1. 该应用实例的内容 8mI eW  
v*`$is+  
*@[DG)N  
)_N|r$i\  
,=whwl "tA  
2. 仿真任务 xvOGE]n  
`p1szZD&  
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。 ZnSDq_Uk  
|3`Sd;^;  
3. 参数：准直输入光源 H~UxVQLPp
 
{)nm {IV,  
8##-fv]  
Sd/?xyF1(  
4. 参数：SLM透射函数 n:d]Z2
b  
L1ZhH3}X  
P6V_cw$  
5. 由理想系统到实际系统 ,DsqKXSU  
g((glr)6M  
T^.;yU_B?  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 J4 [7*v  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 YSERQo  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 2Pn  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 3`[f<XaL  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 yx?Z&9z <  
?Iy$'am]L  
; mnV)8:F  
SRs1t6&y=  
.O!JI"
?  
应用示例详细内容 by; %k/  
 U, _nEx  
仿真&结果 ~Z-M?8:  
rmXxid  
1. VirtualLab中SLM的仿真 {`5Sh1b  
a_Y*pOu  
 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)。 (#x<qi,T  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 )N h67P3X"  
 为优化计算加入一个旋转平面 HnU; N S3J  
?u.&BP  
5ZeE& vG2  
[r,a0s  
2. 参数：双凸球面透镜 AuIb>@a  
P__JN\{9  
% C~
2k?  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 s%F}4W2s  
 由于对称形状，前后焦距一致。 OI0#@_L&  
 参数是对应波长532nm。 2@K D '^(  
 透镜材料N-BK7。 }z{2~ 0,  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ( HCB\!g  
lnuf_;0  
j\l9|vpp  
^<X+t&!z  
'p<lfT  

jo 0 d#  
3. 结果：双凸球面透镜 sXHrCU  
Yd]y`J?#  
#'5|$ug[  
 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。 Y_m/? [:  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 lbM)U  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 _IzJxAcJ  
W4n;U-Hb  
gc``z9@Xg
 
NIZN}DnP  
*Ju$A  
4. 参数：优化球面透镜 2R9AYI  
{No*Z'X  
e8T#ZWr*  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 
#OlU
|I  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 n8W+q~sW%  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 g/Q"%GN,  
 透镜材料同样为N-BK7。 =`RogjbP  

P$LHsg]  
=!}n .  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 HJ4T! `'d  
8!8 yA  
{OFbU  
1Rrp#E}
 
5. 结果：优化的球面透镜 * V;L|c  
&'%b1CbE  
p4l^b[p  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。
CjtBQ5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 R9=K/  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 W(jXOgs+_  
Dn{ hU$*  
Ik{[BRzUgt  
u,h,;'J  
6. 参数：非球面透镜 yX%q7ex
 
ODS8bD0!i  
vo48\w7[  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 z1wJ-l  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _H[LUl9  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 -M]NdgI  
%:61@<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ""AP-7  
fP|rD[  
fL3Px  
LOm*=MVex  
.MNi)+  
7. 结果：非球面透镜 D@jG+k-Lm  
]IX6>p,  
Af*e:}}  
 生成期望的高帽光束形状。 &)(>e}es  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 05$;7xnf(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 t9zPUR  
 m}t.E  
syuW>Z8s
  
UNx|+  
k7o49Y(#  
8. 总结 [VvTR#^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t(<^
of:  
&/%A 9R,  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 c!,&]*h"k  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 . X(^E  
x2-i1#j`;  
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。 q_0So}  
}>)e~\Tdzb