[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) sDvtk]4o-4  
应用示例简述 gsp|?)]x  
1. 系统细节 EBPm7{&0|  
 光源 ~Fd<d[b?  
— 高斯激光束 6@@J>S>  
 组件 rN%aP-sa<  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 'X(G><R9  
— 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 @9<MW  
 探测器 VXtW{*{"  
— 视觉感知的仿真 @I^LmB9*  
— 高帽，转换效率，信噪比 Fi^Q]9.@{  
 建模/设计 W{2(fb  
— 场追迹： MH,vn</Uw  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Z6I^HG{:  
3<nd;@:-  
2. 系统说明 #(G#O1+  
Q(Dp116  
]Kb3'je  
>>C(y?g  
3. 建模&设计结果 }+8w  
A12#v,  
不同真实傅里叶透镜的结果： GCTf/V\#  
E#=slj@  
|tU4(hC  
HXTZ`'Rv  
4. 总结 7#BpGQJQ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 T>ds<MaLP  
\Q+
<G-Kb.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 R8lBhLs  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 s5TPecd  

KC-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。 jJF(*D  
aa1^cw 5}  
应用示例详细内容 Q!<b"8V]  
6R+m;'  
系统参数 U0/X!@F-  
jHj*S9:`  
1. 该应用实例的内容 \*0ow`|K  
O)qedy*&  
}.x&}FqXE  
b{Kpfb
xcI  
K 5SHt'P  
2. 仿真任务  m%-  
pbe" w=<  
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。 x7=5 ;gf/X  
T
_O|gU  
3. 参数：准直输入光源 W`
KRaL0^  
XO*62>Ed  
S/?KC^JP  
ptXLWv`  
4. 参数：SLM透射函数 (dxkDS-G  
h-Q3q:  
c:
Tw.WA  
5. 由理想系统到实际系统 RSLMO8  
q1Vh]d  
%{*}KsS`p  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 UGNFWZ c  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ]:m}nJ_  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 fT-yY`  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 LB|FVNW/S  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 5sD\4g)HK  
%G& Zm$u=  
k{3:$, b  
#TLqo(/  
^@'LF T)  
应用示例详细内容 Q]7Rqslz  
`gIlS^Q  
仿真&结果 .R/`Y)4  
aO9a G*9T  
1. VirtualLab中SLM的仿真 s
mLXNO  
L=u>}?!,Fj  
 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)。 *%^Vq  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 :?VM1!~ga  
 为优化计算加入一个旋转平面 t0*JinKI  
R&13P&:g  
Nb2]}; O  
}| BnG"8  
2. 参数：双凸球面透镜 Tz H*?bpP  
ho#]i$b}f2  
L
`%v#R  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
sEj?,1jk  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [:geDk9O#'  
 参数是对应波长532nm。 "pb,|U
 
 透镜材料N-BK7。 xyK_1n@b  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 je6H}eWTC6  
t =ErJ  
:zk69P3  
t1,sG8Z  
k\UDZ)TQV  
zK`z*\
 
3. 结果：双凸球面透镜 ln#Jb&u  
_@[M0t}g_  
^zPa^lo-  
 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。 (^-i[aJY  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 / lh3.\|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 PT7L65  
w,(e,8#:  
0GW(?7ZC  
a $pxt!6  
L0?-W%$>  
4. 参数：优化球面透镜 4-@D`,3L  
X p4x:N  
d(RSn|[0  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 0?3Ztdlb  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 RI_:~^nO{r  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Zvd^<SP<?  
 透镜材料同样为N-BK7。 mAkR<\?iTF  
R9X*R3nB  
ViqcJD  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 $gm`}3C<  
N5u.V\F!z\  
qy1$(3t$  
= 8F/]8_  
5. 结果：优化的球面透镜 \
; Io  
wykk</eQ.i  
~C6Qp`VF  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 J,ZvaF  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 3dG[dYj  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 1<RB}M  
tmF->~|  
uop|8n1  
iJ HOLz"!  
6. 参数：非球面透镜 `RUOZ@r  
]*a3J45  
Zf~Em'g"3  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 "' g*_  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ydOJ^Yty  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 j_ dCy  
vz
VXRX  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 $qk2!  
PzThVeJ+  
n gA&PU  
ml$"C  
)8Defuxk  
7. 结果：非球面透镜 `!<RP'  
'&{`^l/MH  
IHCEuK  
 生成期望的高帽光束形状。 4J3cQ;z  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 9mW95YI S  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7Pu.<b}  
jRP.Je@t  
a>jiq8d]4  
DDh$n?2fd  
.[Ezg(U}ze  
8. 总结 =H&@9=D*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &Pu}"M$[MH  
_JZS;8WYR  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _Wn5* Pi%Z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {U?UM  
R(Y4nw+Y-  
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。 lIHSy  
Y <;A989D  
扩展阅读 ,zmGKn#n2  
m{itMZ@  
扩展阅读 T\\Q!pY  
 开始视频 ni$7)YcF  
-     光路图介绍 ,&$w*D%  
 该应用示例相关文件： X!r9  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Tdvw7I-q  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ?0HPd5=<v  
_:|/4.]`_  
^DZ(T+q,  
QQ：2987619807 /(-X[[V