[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) B@i%B+qCLv  
应用示例简述 $qdynKK  
1. 系统细节 `67i1w`  
 光源 X#JUorGp  
— 高斯激光束 f+n {9Hz  
 组件 Z
AN~TG<n  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 g)r{LxT#+  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 6vE#$(n#a&  
 探测器 87+fd_G  
— 视觉感知的仿真 FjtS  
— 高帽，转换效率，信噪比 Xo~q
}(ze^  
 建模/设计 DgW@v[#BK=  
— 场追迹： jI*@&3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 rXD:^wUSc  
d<Q%h?E  
2. 系统说明 ]k7%p>c=B  
ux(~+<k  
qAH^BrJ  
l9a81NF{s  
3. 建模&设计结果 _",(!(  
O)VcW/  
不同真实傅里叶透镜的结果： :"!Z9l\@  
b5^>QzgD  
W7 Iy_>  
<Y?Z&rNb  
4. 总结 r2.w4RMFua  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F9K0  
i^.eX VV/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1Xm>nF~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {._'Q
[  
JXe~ 9/!  
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。 )/)u.$pi  
}l$zZ>.\H  
应用示例详细内容 1aRTvaG
o  
!PEKMDh  
系统参数 7JQ4*RM  
v8yC
f7+"  
1. 该应用实例的内容 |*g#7YL  
BX[IW
P\%  
4uoZw3O  
Ii[U%  
{u1|`=;  
2. 仿真任务 C$+Q,guM  
$aJay]F  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 CS~onf<xz  
V>)/z|[  
3. 参数：准直输入光源 V9"R8*@-  
cK]n"6N
[  
ms}o[Z@n  
}9\6!GY0  
4. 参数：SLM透射函数 b; C}=gg  
7!jb  
pIK:$eN!/  
5. 由理想系统到实际系统 d"-I^|[OM  
Y3[KS;_fr9  
Iga+8k  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 AA,/AKikd  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 +5|k#'%5  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 cb)7$S  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 (y!bvp[" m  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 TX$dxHSPK  
\w1XOm [)  
G9okl9;od  
N(4y}-w$  
2=K|kp5  
应用示例详细内容 !^F_7u@Q  
BSHS)_xs  
仿真&结果 AzJ;EtR  
&)Qq%\EP4  
1. VirtualLab中SLM的仿真 =Y|( }92  
4bL *7
bA  
 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)。 [sH3REE1h  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 #|je m   
 为优化计算加入一个旋转平面 7/hn%obC  
kI(3Pf].  
CQ6I4k  
ELnUpmv\  
2. 参数：双凸球面透镜 1HNP@9ga  
["&{^  
Gf#l ^yr  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tc`3-goX  
 由于对称形状，前后焦距一致。 w`8H=Hf  
 参数是对应波长532nm。 7:LEf"vRZ  
 透镜材料N-BK7。 GNM>hQ)h:  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 64U|]gd$  
D ON.)F  
:X}SuM?c  
G.L}VpopM  
5%9Uh'y#  
UVlB=  
3. 结果：双凸球面透镜 rAHP5dx:  
U'F}k0h?\'  
V]J"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。 7)<Ib j<M  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -7w}+iS  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 u(1m#xr8$  
Jy}~ZY  
9[VYd '  
IxUj(l1Fm  
{G vGV  
4. 参数：优化球面透镜 q j21#q .  
c3l(,5DtH  
m4OnRZYlw  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 dpS@:  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 WGA&Lr  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 {9Qc\Ij  
 透镜材料同样为N-BK7。 bf.+Ewb(  
/f?;,CyI  
jEQ_#KKYJ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f@ |[pT  
d!T,fz/-.  
X1P1 $RdkR  
b*S,8vE]  
5. 结果：优化的球面透镜 3,G|oR{D  
6<\dQ+~  
v `/nX->  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 feB 
?  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 mz1m^p)~{  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 PO'K?hVS^w  
r]xN&Ne5Q  
xzY/$?  
S6bYd`  
6. 参数：非球面透镜 x1wD`r  
sx+k V A  
<astIu Au  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Q`J U[nY  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @eBo7#Zr  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 e^~dx}X  
,)\G<q yO6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yO8@.-jb  
z"7?I$NQ  
AX{<d@z`j  
LC=M{\  
N4VZl[7?  
7. 结果：非球面透镜 w-)JCdS6Tb  
lgVT~v{U`n  
*$VeR(QN  
 生成期望的高帽光束形状。 R=Lkf  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ?$A)lWk(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 M-Vz$D/aed  
;6 d-+(@  
x%$6l  
>J;J&]Olf  
2.);OFk+  
8. 总结 _]'kw [  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [W[awGf  
*dB3Gu{ +  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 En-=z`j G  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 g1F9IB42@<  
wb#[&2
i  
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。 !Y UT*  
#]i^L;u1A  
扩展阅读  K\ pZ  
`_neYT  
扩展阅读 m|?1HCRXRI  
 开始视频 + rN#
 
-     光路图介绍 vfc5M6Vm)<  
 该应用示例相关文件： 7Y.yl F:  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 j1Sjw6}GCH  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 B"4A1!  
Wkb>JnPo  
$i8oLSRV  
QQ：2987619807 Zg= {