[分享]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) SEn8t"n  
应用示例简述 }jy7,+  
1. 系统细节 mwiPvwHrg  
 光源 3n"&$q6  
— 高斯激光束 Fu
=VY{U4  
 组件 7JK 'vT  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 JL*]9$o  
— 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 ,}xC) >  
 探测器 Hrc
nyQ`Q0  
— 视觉感知的仿真 sg~/RSJ3  
— 高帽，转换效率，信噪比 L?5t<`#lw  
 建模/设计 P6Ol+SI#m  
— 场追迹： J'oz P^N  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 y"n~ET}e7  
#B{F{,vlu,  
2. 系统说明 7PPsEU:rf  
$TUC?e9"h  
W;j)ux7jMY  
bJu,R-f  
3. 建模&设计结果 `>HthK  
]7ZC>.t  
不同真实傅里叶透镜的结果： .oOt(K+  
_-nN( ${{  
nFOG=>c}  
mTu9'/$(  
4. 总结 L
A(JA  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 206jeH9  
'<jp.sZQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _25]>D$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Hq
y>!1!  
T</gWW  
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。 81 Not  
Y2~{qY  
应用示例详细内容 z^a?t<+  
tg4&j$  
系统参数 E<_6OCz  
O[J+dWyp  
1. 该应用实例的内容 ~w%+y  
!,WRXE&j  
X=}0+W  
2{q
G  
]nGA1S{  
2. 仿真任务 Q^;\!$:M  
f\_Q+!^  
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。
U/lra&P  
u+I3VK_)  
3. 参数：准直输入光源 `t"Kq+  
%&S]cEw  
iC\=U  
u01^ABn  
4. 参数：SLM透射函数 atnbM:t  
`qEm5+`  
2Nzcej  
5. 由理想系统到实际系统 -igZU>0B_  
UeTp,  
Y&%0 eI!  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 6<O]_HZ&  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 
O  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 a];i4lt(c  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *38\&"s4_  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 X~b+LG/  
uU"s50m  
'KrkCA  
k}7)pJNj  
kKO]q#9sO  
应用示例详细内容 +#9 (T  
G7xjW6^T  
仿真&结果 &?pAt30K:  
;f*xOdi*k  
1. VirtualLab中SLM的仿真 g#NUo/  
x/v+7Pt_  
 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)。 $^GnY7$!>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 bsDUFXH]  
 为优化计算加入一个旋转平面 XAkl,Y  
TR7TF]itb  
g*9>z)  
w%na n=  
2. 参数：双凸球面透镜 DSa92:M}  
n\,W:G9AR7  
`_kRvpi  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 h
{9pr  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ]P5u:~U  
 参数是对应波长532nm。
<Z_`^~!  
 透镜材料N-BK7。 4\iQ%fb  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 H2-
(  
eGg#=l=  
;#  
".=EAXVU  
1NJ|%+I  
21Opx~T3  
3. 结果：双凸球面透镜 &-tf/qJ  
Dbd5d]]n3  
K>~l6  
 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。 ponvi42u  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5}VP-04vh  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
Nq3P?I(<  
\v_(*  
(
6b%;2k  
chbs9y0  
 ~I74'  
4. 参数：优化球面透镜 irS62Xe  
N\$6R-L  
R8)"M(u=l  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ^~$ o-IX  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ce\-oT  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ;DpK*A  
 透镜材料同样为N-BK7。 ^TGHWCK!t  
?*0kQo'  
bzS [X  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 C_/oORvK  
XhiC'.B_  
Q)/q h;Ru  
|ouk;r24V  
5. 结果：优化的球面透镜 ,v+SD\7|  
fyeS)  
J\BdC];  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ?CC6/bE-{  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 U;/ )V  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Z:{Z&HQC  
W*2SlS7  
L $
~Id  
l/5/|UE9  
6. 参数：非球面透镜 S/|8'x{<  
Fu$otMw%l  
Sy
b:i(Y  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 idq= US  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 YH
9BJ  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 @{G(.S  
~F-,Q_|-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Fei$94a  
L[^e<I  
3ba"[C|  
Wil+"[Ge  
,~!lNyL  
7. 结果：非球面透镜 4^r}&9C~  
~H.;pJ{ 8  
,3K?=e2  
 生成期望的高帽光束形状。 sq%f%?(V  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Fpb1.Iz  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 6ZE]7~X  
TL
5bX+  
C^a~)r.h  
]5/C"  
1/ HofiIa  
8. 总结 A8?>V%b[Y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 n~h%K7 c  
)`)cB)s  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 XxGm,A+>Ty  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Pz?O_@Ln  
L\UYt\ks  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 lyyi?/W%  
`?)i/jko"  
扩展阅读 A[oRi}=  
IpWl;i`__  
扩展阅读 b#b#r  
 开始视频 j<c_*^/'9  
-     光路图介绍 ReY K5J=O  
 该应用示例相关文件： B
\Uj  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |qBo*OcO  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 p(v.sP4w  
FY'f{gD^  
0wx`y$~R  
QQ：2987619807 #q\C"N5ip