[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) m[#%/  
应用示例简述 Q }8C  
1. 系统细节 Nuo<` 6mV@  
 光源 C9+Dw#-fV  
— 高斯激光束 ~l4Q~'  
 组件 <v-92?  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 'Sk6U]E~  
— 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 X)FQ%(H<  
 探测器 $pJ3xp&  
— 视觉感知的仿真  m"1 ?  
— 高帽，转换效率，信噪比 ],#ZPUn  
 建模/设计 ix+x3OCip  
— 场追迹： 1 pYsjo~  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 PE +qYCpP9  
a\|X^%2g  
2. 系统说明 c{ZqQtfM  
JG1
LS$p^  
Is~yVB02  
LDSbd,GF  
3. 建模&设计结果 s UvKA0  
 K oL%}u&  
不同真实傅里叶透镜的结果： r]Z.`}Kkm  
]dQZ8yVK
 
!FO:^P  
1W4H-/Re  
4. 总结 sV;qpDXX  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 aw;{<?*  
<kk'v'GW@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `jt(DKB+J  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]oo|o1H87  
j=p|'`  
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。 +._f.BRmX.  
J78Qj[v  
应用示例详细内容 S:DcfR=a  
aj+zmk~-  
系统参数 i,^>uf  
6YB-}>?  
1. 该应用实例的内容 8VK
b*  
VN1#8{  
XP3QBq  
ei(|5h  
F12S(5Z0%  
2. 仿真任务 
GWVEIZ  
sT@u3^>  
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。 _q2`m  
|2tSUOZ  
3. 参数：准直输入光源 &4a
~6  
*s 1D\/H  
w?*'vF_2:#  
Zz{[Al{  
4. 参数：SLM透射函数 5QCw5N  
\Or]5ogT'  
|Sy}d[VKsZ  
5. 由理想系统到实际系统 \r)_-  
Z%(Df3~gmm  
jauc*347  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 XL%vO#YT  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 B`t)rBy  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 K]lb8q}Z~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 w;g)Iy6x  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 `XFX`1  
>&4I.nA  
y81#UD9[  
Ej9/_0lt  
je$R\7B<  
应用示例详细内容 CYY X\^hA  
d7n4zx1Hh  
仿真&结果 KR+aY.  
hvwnG>m\  
1. VirtualLab中SLM的仿真 23.y3t_?  
aH~x7N6!  
 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)。 W_Ws3L1;N  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 OdtbVF~  
 为优化计算加入一个旋转平面 BHiw!S<  
[v>Z(  
Y:#kel<  
^loF#d=s  
2. 参数：双凸球面透镜 I{Y {
  
s0`]!7D<  
_AsHw  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 v{\n^|=])  
 由于对称形状，前后焦距一致。 C
>\h?<s  
 参数是对应波长532nm。 hA&j?{  
 透镜材料N-BK7。 )U3 H15  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 e2_r0I^C  
3z{5c  
8/kx3  
8kn]_6:3i  
@pEO@bbg>  
!Barc,kA  
3. 结果：双凸球面透镜 ~L Bq5a  
vb80J<4  
2rE~V.)%  
 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。 dcc%G7w  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 GYy!
`E  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 .,BD DPFB  
Xk$l-Zfse  
,EGD8$RA]  
)b:~kuHi  
3 MI) E  
4. 参数：优化球面透镜 WEY97_@  
Q,`2DHhK  
osgS?=8  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _|5FrN  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 S<bz7 k9  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 GwIfGixqH  
 透镜材料同样为N-BK7。 c<t3y7  
zi DlJ3]^  
o\:f9JL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 spoWdRM2  
,VcDvZ7  
VTgbJ{?  
(^s&#_w03  
5. 结果：优化的球面透镜 &l!{!f4  
CFS3);'<|  
R4rm>zisVX  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 e7)%=F/)  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Lw+1|  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ,mBKy
a)  
i2%m}S;D9  
~)_
?:.Da  
YO!7D5rV#  
6. 参数：非球面透镜 h9OL%n 7m'  
EX_sJc  
_)Z7Le: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。 ?GD?J(S  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 yU8Y{o;:  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 GPqB\bxb'  
}+RF~~H/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 oTV8rG  
X!A]V:8dk  
cPBy(5^  
`J7L
ecgo  

7[.Q.3FL  
7. 结果：非球面透镜 +}L3T"  
_Ag/gu2-?  
{'Qk>G s  
 生成期望的高帽光束形状。 Y" +1,?yH  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 W<hdb!bE  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 `zOAltfd  
a):Run  
@p` CAB  
/B
?SaKh  
%LZM5Z^  
8. 总结 T_9ZI|Jx  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?m r@B
 
![D,8]GD  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _x|8U'|Ce  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 n; '~"AG)  
~TK^aM   
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。 96E7hp !:  
&*:)5F5  
扩展阅读 ysT!^-&p  
qsRfG~Cg  
扩展阅读 C`T5d  
 开始视频 V7'x? pt  
-     光路图介绍 }(%}"%$  
 该应用示例相关文件： >,]e[/p  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 B+$Q"  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 =v`&iL~m