[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) 5~#oQ&  
应用示例简述 }<'ki ;  
1. 系统细节 G#E8xA"{/  
 光源 HuN_$aP  
— 高斯激光束 1n.F`%YG  
 组件 FysIN~  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7MKZ*f@x;  
— 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 6]HMhv  
 探测器 "0z4mQ}>N  
— 视觉感知的仿真 CSNz8 y  
— 高帽，转换效率，信噪比 X@A8~kj1  
 建模/设计 e%7#e%1s  
— 场追迹： d5=&:cF  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 3?!c<^"e  
:#N]s  
2. 系统说明 4O{,oN~7  
d@Wze[M?0  
Y%zWaH
 
:C&6M79k  
3. 建模&设计结果 WK{F  
$g,v]MW  
不同真实傅里叶透镜的结果： srKEtd"  
VY=YI}E  
g<8Oezi 65  
52'6wwv6?  
4. 总结 PT4iy<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Jr(Z Ym'  
<J}JYT  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <:StZ{o;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $B]_^  
}+)q/]%  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 sv6m)pwh  
gmiLjI  
应用示例详细内容 g6?5  
6_;n b
qY&  
系统参数 m1sV~"v;  
F$YT4414  
1. 该应用实例的内容 Ju"c!vu~  
sWVapup?  
1T4#+kW&  
?ihRt+eR~  
M~.1:%khM  
2. 仿真任务 TFXKCl  
1>bNw-kz7  
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。 A5s;<d0  
a3Xd~Qs  
3. 参数：准直输入光源 >52%^ ?  
r\C"Fx^  
.k,,PuP
  
[z'jL'\4  
4. 参数：SLM透射函数 B@8lD\  
~bw=;xF{3  
/.t1Ow  
5. 由理想系统到实际系统 zXIdup@  
v&sl_w/tn  
fBBtS S  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 X7*fmD=Uy  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 4Q,|7@  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ?YF2Uc8z%2  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 2~yj =D27Z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 DjvPeX  
^SIA%S
3  
(543`dqAmC  
wVF qkJ  
FA%V>&;`  
应用示例详细内容 _9<Mo;C  
~,x4cOdR#  
仿真&结果 KppYe9?  
@z`eqG,']  
1. VirtualLab中SLM的仿真 9&Z+K'$=  
KC8  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 #[Rs&$vQm  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 mH)8A+us  
 为优化计算加入一个旋转平面 @yF>=5z:  
Bc'Mj=>;  
PlwM3lrj  
i*T -9IP  
2. 参数：双凸球面透镜 60WlC0Y~u  
Fv:x>qZr@  
NIp]n[=.q  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tY#Zl 54~{  
 由于对称形状，前后焦距一致。 yqP=6   
 参数是对应波长532nm。 G\~?.s|^  
 透镜材料N-BK7。 6lUC$B Y  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ~
m[Gp;pL  
.Y^pDR12  
%Nx,ZD@  
lWBewnLKE  
_\{/#J;lN  
Z1]4:  
3. 结果：双凸球面透镜 ~JP3
C5q  
~Q}!4LH  
]&tcocq  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 !=u=P9I  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 zT93Sb  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 :`uu[^  
Emw]`  
2#s8Dxt  
0-/@-qV\  
3Z7gPU!H=  
4. 参数：优化球面透镜 ;s8\F]K  
?A-f_0<0  
"6v_<t`q"  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。
CY$ 1;/  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ~g;)8X;;+  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Z/ L%?zH  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;J:*r0  
x{/-&`F  
]@}o"Td  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^)h&s*  
j3u!lZ}U  
_nSEp>]L  
xc7Rrh]}  
5. 结果：优化的球面透镜 &-m}w:j=  
,bP8"|e  
*e:2iM)8~  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ?8;WP&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ?yu@eo  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 fUPYCw6F  
{aUv>T"c  
b`f6(6  
s4Vju/  
6. 参数：非球面透镜 j,z)x[3}  
XXeDOrb  
A$L:,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。 Nnoj6+b  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 wNUcL*n  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !(3[z>  
 '{cF
r  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
_qh\  
GH&5m44  
:^FH.6}x  
dCLNZq h6  
ngk:q5Tp  
7. 结果：非球面透镜 @g*[}`8]y  
Y@qugQM>  
2EO9IxIf  
 生成期望的高帽光束形状。 u#Bj#y!  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Ak$9\Sl  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ;";>7k/}  
0T0I<t  
-iFFXESVX  
dF|R`Pa2ML  
z80*Ylx  
8. 总结 $_e{Zv[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ec}9R3 m  
P2U4,?_e  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ok}e|b[D  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 n7zM;@{7  
"chf\-!$  
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。 Lmw)Ts>  
G=C2l# Ae!