[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) {kAc(  
应用示例简述 4nz35BLr  
1. 系统细节 y18Y:)DkL  
 光源 dnuu&Rv  
— 高斯激光束 W`*r>`krVJ  
 组件 s&J]zb`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 & "B=/-(  
— 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 >i-"<&#jG  
 探测器 Vs{|xG7WD  
— 视觉感知的仿真 %;"y+YFdv  
— 高帽，转换效率，信噪比 -s'-eQF J  
 建模/设计 d*Fj3Wkx  
— 场追迹： pcI uN  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 j$5
LN.8J  
RY*U"G0#w  
2. 系统说明 maR"t+  
y L~W.H  
O%HHYV%[m  
~.lPEA %%  
3. 建模&设计结果 fLAw12;^  
t<?,F  
不同真实傅里叶透镜的结果： @!d{bQd,  
eGbG
w  
S`m]f5u|  
8q
u6.
 
4. 总结 R_S.tT!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 , SnSW-P  
"Os_vlapHo  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -+-_I*(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 yJe>JK~)  
26x[X.C:  
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。 {P#|zp4C{  
',5ky{  
应用示例详细内容 1]/.` ]1  
n>U5R_T  
系统参数 v1,oilL  
2SR:FUV/  
1. 该应用实例的内容 42ivT_H  
6Sn.I1Wy  
3|Xyl`i4o  
DrK{}uM  
^\,E&=/}M  
2. 仿真任务 2Q:+
_v  
-!]ZMi9  
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。 l0i^uMS  
pIKPXqA  
3. 参数：准直输入光源 t}tEvh  
xWQ`tWA:J  
ZO$%[ftb  
h;NYdX5  
4. 参数：SLM透射函数 >!)DM]Ri  
KL Xq\{X  
PXNh&N  
5. 由理想系统到实际系统 fw{gx  
k~ /Nv=D  
i&G
H/y  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 W#3Q ^Z?  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 "AGLVp.zT  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 L5:$U>H(  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。  U}j0
D2  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 $5Ff1{  
%FIE\9  
y7Df_|Z  
EG |A_m85  
~Vjl7G\7i  
应用示例详细内容  l"]}Ts#  
[87,s.MK  
仿真&结果 '$zIbQ:  
fMyti$1~  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ,',o'2=!  
Pw!MS5=r  
 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)。 3"KCh\\b  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 :1KpGj*F  
 为优化计算加入一个旋转平面 AX
/m25x  
:
${HQd+  
:'*~uJrR  
,^f+^^  
2. 参数：双凸球面透镜 HJYScwjQ;`  
(+y  
=^50FI|  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 dT1H  
 由于对称形状，前后焦距一致。 F;0}x;:>  
 参数是对应波长532nm。 ?o#%Xs  
 透镜材料N-BK7。 IG9VdDj  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ur7q [n  
@A^;jk  
=]Jd9]vi  
LvUj9eVb/L  
..'_o~Ka  
M,mvys$  
3. 结果：双凸球面透镜 PGV/ h  
Bad:no\W  
2{G:=U  
 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。 F,)%?<!I  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 O2dW6bt  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 t"'7m^j  

T\>a!  
'o>B'$  
i5?q,_
 

CDR@ `1-  
4. 参数：优化球面透镜 q\p:X"j|  
!lc[  
<.izVD4/Gg  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ' x35=@  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 RxWVe-Dg  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 2/=l|!JKLz  
 透镜材料同样为N-BK7。 O]Qd<%V'x  
yx&51G$  
@8rx`9  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4s{~r  

q6`b26  
3H6lBF  
Pax|x15  
5. 结果：优化的球面透镜 91-o}|3v  
v"XGCi91L  
@wo(tf=@P  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 WQL\y3f5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 iq( E'`d  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 kH7(@Pa  

]B3=lc"  
po Vx8oO8  
-^h' >.  
6. 参数：非球面透镜 T1Z;r*}  
[)zP6\
I  
*>2W#D)b=  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 *ipFwQ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 :hFIl0$,"3  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 }Nm#q@o$P  
4DOH`6#an  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 DiwxXqY  
,J^b0@S  
yt=3sq  
L`p4->C9A  
X"e5Y!:M-  
7. 结果：非球面透镜 GyIT{M}KV  
'~[d=fwH  
_'>oXQJ  
 生成期望的高帽光束形状。 evAMJ=  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 S^>,~R.TX  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 2s&*  
o(LFh[  
,p2s:&"  
KB`!Sj\  
bg&zo;Ck8T  
8. 总结 >x+6{^}Q>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 vss(twg  
%]DP#~7[|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2w_WAdi
 
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Ba*,-i3ZK  
o+QE8H43  
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。 uK$9Ll{lk  
WEQ1 Seq