[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) {~"6/L  
应用示例简述 S:En9E  
1. 系统细节 Bld$<uU  
 光源 ?X.MKNbp  
— 高斯激光束 ;ip"V 0`  
 组件 &&;ol}W  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 yw
%5W=<  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 r%g?.4o*b  
 探测器 ''f07R  
— 视觉感知的仿真 N@>,gm@UU  
— 高帽，转换效率，信噪比 #D$vH  
 建模/设计 ji[O?  
— 场追迹： x^|J-
  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *kXSl73 k  
7lvUIc?krW  
2. 系统说明 <z*SO a  
S3=M k~_&  
Uk02VuS  
vRLkz4z   
3. 建模&设计结果 XK (y ?Y1  
zOpl#%"  
不同真实傅里叶透镜的结果： 6N&S3<c4JO  
2@ >04]
 
,HEx9*E/s  
onM ~*E  
4. 总结 QM1-w^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .3%eSbt0  
6s833Tmb&r  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FBM 73D@`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 n2Oi< )  
VJX{2$L  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 x7X"'1U  
6}.B2f9  
应用示例详细内容 `CI9~h@k  
Ek+L"7  
系统参数 9lA@ K[  
j[XA"DZR<  
1. 该应用实例的内容 _XtLO-D  
"msCiqF{z  
sD$ \!7:b  
:5G3uN+\  
J<Wz3}w6  
2. 仿真任务 8x jJ  
q
!k 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。 ujZki.x  
2hV#3i  
3. 参数：准直输入光源 w|x=^  
S<f&?\wK=v  
AC=cz!3iB  
j=)Cyg3_%  
4. 参数：SLM透射函数 t@1e9uR  
(}fbs/8\p  
~4[2{M.0>@  
5. 由理想系统到实际系统 X-! yi  

V; 1r  
BBw`8!  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。   /I  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 YH^_d3A;  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Dn _D6H  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 V
-CPq  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Tk9*@
kqv  
%*<k5#Yq  
:tM|$TZ  
L1`^~m|  
Q;{yIa$ $  
应用示例详细内容 N~ljU;wo-9  
?6B)Ek,'X?  
仿真&结果 n<Z;Xh~F  

Mk= tS+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 y-}lz#N  
gLQWL}0O  
 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)。 \~Zj](#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 B8 -/C\  
 为优化计算加入一个旋转平面 $Vbgfp
~U-  
7|T<dfQk  
5Ga
>qIM  
kR6rf
_-[  
2. 参数：双凸球面透镜 <"/Y`/
 
+H_Jr'/  
/^qCJp`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 A$A7F=x  
 由于对称形状，前后焦距一致。 @y->4`N  
 参数是对应波长532nm。 A,MRK#1u  
 透镜材料N-BK7。 ;=hl!CB  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &5
29.>  
y<k-d
br  
=ALy.^J=  
,]~iIoTi  
Jd&Qi)1  
JJ,Fh .  
3. 结果：双凸球面透镜 .%3bXK+F  
~.AUy%$_g+  
b`E0tZcJ  
 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。 R+gh 2 6e  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 o&g=Z4jj<  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 5wRDH1z@{  
;e()|  
(SoV2[|  
k$}XZ,Q  
1@E<5rp o  
4. 参数：优化球面透镜 dI-=0v-|  
CBs0>M/  
5)V J  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。  nq8mzI  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 I5Foh|)  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Q0,]Q ]_  
 透镜材料同样为N-BK7。 FM0)/6I'x  
~y_TT5+3  
xv's52x  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ]0xbvJ8oK  
R7e`Wn  
%#02Z%?%  
c_O|?1  
5. 结果：优化的球面透镜 '%V ;oJ"  
mR[J Xh9s  
o9#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 8~EDmg[  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /81Ux@,(e  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 nBaY|  
iF{eGi  
_,NL;66=[  
9,82Uta
 
6. 参数：非球面透镜 JV/K ouL  
Bb]

pUb  
Ngu+V  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 +J]3)8y+  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 :"3WC
B  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 X
;v/$=-mz  
t}qoIxy)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 hqFK2 lR  
Xl2Fgg}#  
oA"t`,3  
EfcoJgX  
ZdlZ,vK^.  
7. 结果：非球面透镜 _|wgw^.LJ]  
cA`R~o"  
OlRBvfoh8  
 生成期望的高帽光束形状。 CP|N
2rb  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 >wdR4!x!?  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 @GBS-iT3  
pYI`5B4  
E6NkuBQ((  
,@/b7BVv  
)mB+#T<k-  
8. 总结 %TPnC'2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |5Mhrb4.  
P_
z3TK  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :v* _Ay  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 VZ}^1e  
"7JO~T+v  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 fR~_5pt7  
{uL<$;#i  
扩展阅读 ?<#6=  
vy,ER<  
扩展阅读 {Rc/Ten  
 开始视频 ,6}HAC $  
-     光路图介绍 ?M;2H{KG:  
 该应用示例相关文件： AVOzx00U  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 %njX'7^u  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 bkceR>h%  
a"b9h{h@  
S3MMyS8  
QQ：2987619807 M9_ y>N[0