[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) }JAG7L&{  
应用示例简述 }RqK84K  
1. 系统细节 65^9  
 光源 H$4:lH&(  
— 高斯激光束 {Y9q[D'g.  
 组件 o{[YA}xc  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 5`:Yye  
— 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 Q]>.b%s[  
 探测器 N87B8rDl  
— 视觉感知的仿真 B^9j@3Ux  
— 高帽，转换效率，信噪比 h.t-`k7  
 建模/设计 q'82qY  
— 场追迹： -3Vx76Y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |
$b}L7_  
~e@z;]CiY  
2. 系统说明 V "h +L7T  
J/*`7Pd  
c0u^zH<  
~/P[J  
3. 建模&设计结果 | %Vh`HT  
b SU~XGPB  
不同真实傅里叶透镜的结果： d/DB nZN  
<UQbt N-B\  
ixD)VcD-f  
'Qe;vZ31K  
4. 总结 n7-6- #  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E~oOKQ5W  
]?[fsdAQW  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 BF{Y"8u$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 d-dEQKI?;  
0:Ol7  
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。 9-*uPK]m9  
>\3V a  
应用示例详细内容 ZzT9j~  
p=}Nn(  
系统参数 JcxThZP~  
,nDaqQ-C!!  
1. 该应用实例的内容 #4 pB

@_  
TbW38\>.R  
.OY`Z)SS%  
AkQ~k0i}b  
JnM["Q=`  
2. 仿真任务 v^ VitLC  
j#q-^
h3H  
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。 SNI)9k(T{  
E09:E  
3. 参数：准直输入光源 ut7zVp<"  
X_\otVh(D  
SKsKPqz  
N5b!.B x-w  
4. 参数：SLM透射函数 OYTkV}tG  
)|=j`jCC  
&FN.:_E  
5. 由理想系统到实际系统 @i IRmQ  
L0WN\|D  
'AS|ZRr/  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Zba2d,8/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Gu\q%'I  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 6G""I]uT  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 YGCL2Y  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 n8ZZ#}Nhg  
1NA.nw.  
N64dO[op  
x-&@wMqkc  
mSh[}%swj  
应用示例详细内容 Fyatd  
CN8Y\<Ar  
仿真&结果 ={@6{-tl  
JO6)-U$7UG  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ok\vQs(a  
z/@slT  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 6fEqqUeV  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 1ztG;\  
 为优化计算加入一个旋转平面 >V8-i`  
K} X&AJ5A  
dk4CpN  
68C%B9.b'  
2. 参数：双凸球面透镜 Ig0VW)@  
= x)-u8P  
PmEsN&YP]  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 kzUIZ/+ZL,  
 由于对称形状，前后焦距一致。 EDl!w:  
 参数是对应波长532nm。 V#gK$uv  
 透镜材料N-BK7。 ^KT Y?  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 !9VY|&fHe  
rlSeu5X6  
c2 C8g1n  
m'=Crei  
nV/G8SeI  
!@*7e:l  
3. 结果：双凸球面透镜 h_,i&d@(  
0gP}zM73  
'/p/8V.O.  
 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。 ~H<6gN<j(.  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 oDAXiY$u  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 6wjw^m0  
#rQ2gx4  
2*l/3VW  
6Vnsi%{  
fW1CFRHH  
4. 参数：优化球面透镜 3J|F?M"N7  
C]`$AqKl  
,77d(bR<  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 w(3G&11N?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 |a`Sc%  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?(F6#"
/E  
 透镜材料同样为N-BK7。 MK
D
1V8i  
)e=D(qd  
u5b|#&-mX  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 GdxnpE  
Kaqc74Mv  
pG^  
vDhh>x(  
5. 结果：优化的球面透镜 rCbDu&k]  
qUW! G&R  
A,
Vu\3HS  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 b)5uf'?-  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 0#s"e}@v  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 aU "8{  
IT7
wT+  
U!?_W=?  
Val|n*%  
6. 参数：非球面透镜 /}fHt^2H  
(!7sE9rP  
2M#
Q.F  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 GxI!{oi2  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 l\!f
j#  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 0oZ= yh  
lH x^D;m6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4I k{  
M2>Vj/  
tGh~!|P  
P%:wAYz1^O  
6azGhxh  
7. 结果：非球面透镜 
pnowy;  
;
!mzyb*  
]7F=u!/`<C  
 生成期望的高帽光束形状。 2~1SQ.Q<RY  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 9`A;U|~E@  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 $%CF8\0  
$m%fwB  
,c$_t
+  
3G)#5Lf<  
Yz/md1T$  
8. 总结 5j<mbt}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Jr ,;>   
n.`($yR_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 J6s`'gFns  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 a LroD$#  
:0j?oY~e  
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。 z0p*Z&  
8 S:w7Hr