[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) qKuHd~M{ 1  
应用示例简述 M;@/697G  
1. 系统细节 Pj*"2 LBW#  
 光源 \Q,5Ne'o  
— 高斯激光束 -kzg(+sm  
 组件 NX<Q}3cC  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 T\T>\&nY+|  
— 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 qNbgN{4  
 探测器 bLz('mUY  
— 视觉感知的仿真 DEKO]i  
— 高帽，转换效率，信噪比 O'W[/\A56M  
 建模/设计 %TQ5#{Y  
— 场追迹： lMXLd91  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 7!8R)m^1[  
TJ(vq]|&  
2. 系统说明 l`AA<Rj*O-  
RsP^T:M}$  
0 aiE0b9c  
_,|N`BBqd  
3. 建模&设计结果 "& q])3h=  
zLVk7u{e  
不同真实傅里叶透镜的结果： AjO|@6  
xO'xZ%cUI  
",Fqpu&M  
#K[6Ai=We}  
4. 总结 Kdb:Q0B  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [~IFg~*,  
%0Ke4
c  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 zzyD'n7D  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @)Sd3xw[  
zB)wYKwZ  
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。 I~U;M+n*y  
i.>d#S  
应用示例详细内容 =:v5` :  
EoHrXv  
系统参数 IgtTYxI  
Zk 9i}H  
1. 该应用实例的内容 hk+"c^g:j<  
'fY( Vm  
Pt%Ey
FG  
~px)Jd  
W q>qso  
2. 仿真任务 Je;HAhL  
&<S]=\  
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。 {(qH8A  
l(
0:CM  
3. 参数：准直输入光源 PsoW:t  
nM&UdKf3  
Sc3B*.  
&dI;o$t  
4. 参数：SLM透射函数 ZuQ\Pyx  
$
 &fm^1
 
_'DZoOH|VE  
5. 由理想系统到实际系统 Hqm1[G)  
Fo[=Dh*AqU  
YXjWk),  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 [^E{Yz=8,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 @)p?!3{"  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 c,RY j  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Nc[V kJ]  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 SI@Yct]<g  
bR;Wf5  
CaqMLi%  
w?zY9Fs=s  
?513A>U  
应用示例详细内容 /:@X<  
|9cSG),z  
仿真&结果 DANndXQLH  
$ACD6u6
  
1. VirtualLab中SLM的仿真 =5Auk5&  
ZpQ8KY$5  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 x$\w^h\F  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0] $5jW6]  
 为优化计算加入一个旋转平面 I &I q  
(qXl=e8  
`SSUQ#@  
y153ax  
2. 参数：双凸球面透镜 >On"BP# U  
QHuh=7u)  

f$^+;j  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9,zM.g9Qv  
 由于对称形状，前后焦距一致。 9 ]W4o"  
 参数是对应波长532nm。 *<nfA}  
 透镜材料N-BK7。 d8Kxtg Y  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /*yPy?  
SR\F2@u  
9K`uGu  
ngHPOI16  
trC+Etc  
nzK"eNDN.  
3. 结果：双凸球面透镜 $1$T2'C~+  
#yVMC;J?W  
|]9Z#lv+I  
 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。 !%{s[eO\  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 k_<8SG+`  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 hu+% X.F4  
pe1_E KU  
N>}2&'I  
X@n\~[.B  
$"&U%3  
4. 参数：优化球面透镜 ]\t+zF>&Y  
XUyoZl?  
U\Hd?&`9gz  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。
^."HD(  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 p-t*?p C  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 -'OO6mU  
 透镜材料同样为N-BK7。 N%.DjH  
.5~W3v <  
[o,S.!W8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 WrGz`  
*t+E8)qL  
\!tS|h  
Ag!#epi{0  
5. 结果：优化的球面透镜 U@$=0*  
t[
ZumQ@HC  
E0i_sB~T  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 !cWnQRIt_F  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 =abth6#)  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 r2
*'5jk_  
rpNe8"sh  
:tA|g  
$Di2BA4Di  
6. 参数：非球面透镜 UT9=S21  
cCjpQ  
DgLSDKO!  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 [[[QBplJ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 d[9NNm*htC  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 PUN.nt  
]PnE%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 a'v%bL;H~  
nAp7X-t  
UI4X
v  
@
Yq!  
RhJL`>W`  
7. 结果：非球面透镜 d\ &jl`8*  
+"]'h~W  
N!fp;jvG  
 生成期望的高帽光束形状。 8bX\^&N  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Ccocv>=Q&J  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Te{L@sj  
bz~-uHC  
QsmG(1=  
i#jCf3%+ h  
y^C;?B<  
8. 总结 b'N"?W^YQ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (WW,]#^  
Pc]c8~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _W: S>ij(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]T+.kC M  
+{/zP{jH  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 55oLj.l^j  
UY**3MK  
扩展阅读 @T1>%oi  
&%Hj.  
扩展阅读 IBVP4&}x$  
 开始视频 Ze$:-7Czl  
-     光路图介绍 'q[V*4g  
 该应用示例相关文件： [,5clR=F  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 >t8eVMMa  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 e7L;{+XI