[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) 1%vE7a>{  
应用示例简述 %'h:G Bkd  
1. 系统细节 V"(5U(v{~  
 光源 E;4B!"Q8  
— 高斯激光束 N0}[&rE 8  
 组件 568M4x
zi  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 X_nbNql  
— 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 R!7--]Wcg  
 探测器 ,1B4FAR&  
— 视觉感知的仿真 :UH*Wft1  
— 高帽，转换效率，信噪比 dc4XX5Z  
 建模/设计 {+cx}`  
— 场追迹： >T
*BEikC  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 @HB=hN  
ewN|">WXQ  
2. 系统说明 EXj
R&"R  
m*HUT 
V  
YfZ5Q}*1O+  
Q.7X3A8  
3. 建模&设计结果 ~N; dX[@BT  
*y|w9rp  
不同真实傅里叶透镜的结果： F=5vAv1  
tj00xYY  
;
nbEV2Y<  
GHLnwym  
4. 总结 7b-[# g  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 tC$+;_=+F  
> 2/j  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >YXb"g@.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ow 6\j:$?  
z;@<
J8I  
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。 `FNU- I4s  
yB*aG  
应用示例详细内容
pX3El$p  
,K6ODtw.  
系统参数 Zn.S65J*u  
NcwUK\  
1. 该应用实例的内容 2,B^OZmw  
2uY:p=DxG9  
Yz0HBEA  
o](ORS$~  
:4X,5X7tW=  
2. 仿真任务 JUDZ_cGr  
X2| Z!  
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。 @W(,|xE
S  
,g?M[(wtc  
3. 参数：准直输入光源 `Has3AX8  
/i Xl]<  
)PU\|I0|)e  
0{o 8-#  
4. 参数：SLM透射函数 R*W1
<W%q=  
Ue,eEer  
]k1
N-/  
5. 由理想系统到实际系统 3)&rj 7  
rc%*g3ryLG  
T}XJFV  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ^dxy%*Z/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 T?u*ey~Tv  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 hN1[*cF  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 e2;=OoBK  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 C`3fM05g  
aa!1w93?i  
sZqi)lo-s  
YWi Y[  
QiRx2Z*\  
应用示例详细内容 }gX4dv B  
Xe/7rhov  
仿真&结果 c No)LF  
{Y]3t9!\  
1. VirtualLab中SLM的仿真 #&{)`+!"  
b_~KtMO  
 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%%^ +n |  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ;4oKF7]  
 为优化计算加入一个旋转平面 =<=[E:B  
zCwb>v  
RhjU^,%  
j=>WWlZ  
2. 参数：双凸球面透镜 `wLmGv+V  
Dp@m"_1`+  
?0s&Kz4B  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 a[lx&CHgI  
 由于对称形状，前后焦距一致。 }LZz"b<aw  
 参数是对应波长532nm。 8Waic&lX~  
 透镜材料N-BK7。 &hhxp1B  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 9B3}LVg\  
c/3]M>+M  
1b!
5h  
(%M:=zm  
?nR$>a`  
R ta_\Aj!  
3. 结果：双凸球面透镜 #M[Cq= 2  
$:DhK  
rIH+X2x  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 I)G.tJZ e  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .7#04_aP  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 B"RZpx  
cC,gd\}M  
jRjQDK_"ka  
dFpP_U  
{y:+rh&  
4. 参数：优化球面透镜 yucbEDO.  
sWLH"'Z  
<{1 3Nd'o  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 pC)S
9Kl  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。  YwB\kN  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 2 BwpxV8  
 透镜材料同样为N-BK7。 vnz}Pr! c  
v[?eL0Z  
/lvH p  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;\+A6(GX{  
ga91#NWgK  
C?b_E  
Tq >?.bq9  
5. 结果：优化的球面透镜 m=IA/HOR^  
x"PMi[4  
Yr+ghl
/ V  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 3^AS8%qG  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Lec%kC  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >E(
IkpZ  
uwb>q"M  
3gmu-tv  
.gHL(*1P  
6. 参数：非球面透镜 Ibl==Irk  
uI[lrMQYa  
UbV} !  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 {R.@EFkZ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 jvos)$;L-  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 [kq+a]q  
%"RgW\s[R  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  !.k  
!ly]{DTmm  
0IjQqI  
=u`^QE  
Y3I+TI>x  
7. 结果：非球面透镜 -T-h~5  
o%A
@ OY  
y
q>3IS4O  
 生成期望的高帽光束形状。 >?A3;O]  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 :ITz\m  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 m)?cXM  
/ZK
O\q  
EGyQhZ mO  
"n@=.
x  
l*yJU3PW  
8. 总结 /CN^">|_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %@jv\J  
eq\{*r"DCK  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ';!02=-@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 '4qi^$|\  
<%Re!y@OL  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Hv1d4U"qM  
-3c?Yaf"  
扩展阅读 U(=cGA.$  
EkqsE$52  
扩展阅读 2$? )
VXtw  
 开始视频 "U&
 
-     光路图介绍 ef!V EtEOv  
 该应用示例相关文件： pOip$Z  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 '?k*wEu  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 |nj%G<  
C@L:m1fz  
l+Tw#2s$  
QQ：2987619807 "sRR:wzQu