[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) Lg_y1Mu7o  
应用示例简述 C6CX{IA]  
1. 系统细节 44RZk|U1J{  
 光源 J'^BxN&  
— 高斯激光束 {HvR24
#  
 组件 E9%xSMS8@  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统  QH9(l  
— 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 fx
%'7/+  
 探测器 ,N<;!6e  
— 视觉感知的仿真 FbWkT4t|  
— 高帽，转换效率，信噪比 ZEUd?"gaR  
 建模/设计 (al7/EhY  
— 场追迹： !z58,hv  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 %v :a  
}+i ZY\t  
2. 系统说明 aSXoYG0\  
q;tsA"l  
i LK8Wnrq  
N, ;'oL+  
3. 建模&设计结果 "p2 $R*ie  
k$k
(g  
不同真实傅里叶透镜的结果： )0fQ(3oOg  
_Vj O [hx  
@Mt6O_V  
zUIh8cAoE  
4. 总结 J Y %B:  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
ch \*/  
/o+, =7hY  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 pk: ruf`)  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >xJt&jW-  
a%*W^R9Ls  
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。 0f;L!.eP  
' OdZ[AN  
应用示例详细内容 Y?ZTl762  
roj/GZAy"  
系统参数 ^X[Kr=:Jp  
b(;"p-^  
1. 该应用实例的内容 m*CIbkDsZ  
#
}:VZ2Z  
.y+>-[j?B  
B~u{LvTE  
J U}XSb  
2. 仿真任务 `lN1u'(:  
qSkt }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。 DY~~pi~  
pb_mW;JVu  
3. 参数：准直输入光源 ~k|~Q\  
aE1h0`OT  
&"Ua"H)  
Drk9F"J  
4. 参数：SLM透射函数
ZJ=-cE
2n  
qECc[)B  
cS4e}\q,  
5. 由理想系统到实际系统 f ,K1a9.  
Q%o  
IC92lPM }  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 _+z@Qn?#6h  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 V<
:kS  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <*2.B~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 D3;^!ln]D  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ]bhzB  
(.<Gde#  
&AUL]:<s  
+_ K7x5g  
aNv6 "  
应用示例详细内容 P.&,nFIg3  
,;GWn  
仿真&结果 isQ{Xt~K  
^^3 >R`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 yr[iAi"  
azF"tke  
 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 V pP?  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ?n?Ep[D  
 为优化计算加入一个旋转平面 J@(*(oQb  
Gv?3}8Wp  
fHlmy[V+M  
3M+hjc.  
2. 参数：双凸球面透镜 3/}=x<ui  
/<zBcpVNV  
sJt&`kZ  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~" }t8`vP1  
 由于对称形状，前后焦距一致。 <ynmA  
 参数是对应波长532nm。 JAmv7GL'6  
 透镜材料N-BK7。 k{y@&QNj  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ToDNBt.u{+  
P[#V{%f*5  
'
#u|RsZ  
~Jmn?9 3  
/_o1b_1U  
Z^>3}\_v  
3. 结果：双凸球面透镜 ]Ol@^$8}  
9t7_7{Q+;  
VSmshl
d  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 -;Cl0O%  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 kpxd+w  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 E-.M+[   
m`4Sp#m  
~?[%uGI0h  
tA}O'x  
HQQc<7c",  
4. 参数：优化球面透镜 .CQ IN]iD  
CIj3D"  
k2k/v[60  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 i,<TaW*I  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 + :iNoDz  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 c5R58#XK=  
 透镜材料同样为N-BK7。 BU<A+Pe>  
;u!>( QQ  
i7cMe8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -'5:Cq  
t9Pu:B6  
"eZNci  
BT`D|<  
5. 结果：优化的球面透镜 0K@s_C=n#  
}`h)+Im=  
?P0$n 7,  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 A4Q8^^byY  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 y5BNHweaRb  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 D0lgKQ  
xo7H^!_   
qyp"q{k0  

UT==x<  
6. 参数：非球面透镜 0Evmq3,9  
Q$
iv27  
T&w3IKb|}  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 m`I6gnLj  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 J+Q ;'J  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 QVb@/  
"'^#I_*Mf  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [@uL)*o_#  
!@W1d|{lu  
\&Mipf7a  
lRZt
))3  
P7 H-Dw  
7. 结果：非球面透镜 .FXq4who  
)+u|qT3%  
;jo,&C  
 生成期望的高帽光束形状。 Ke~a  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Ex&f}/F  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ZiSy&r:(  

;rV0  
B&O931E7  
]lXTIej`dy  
*&% kkbA  
8. 总结 N6Vn/7I5%  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $s)G0/~W  
R`:Y&)c_$  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 UqsVqi h(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 bJx{mq  
M})2y+  
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。 WG1UvPK  
k$i76r  
扩展阅读 K0g<11}(Yg  
y4C_G?  
扩展阅读 oz(<e  
 开始视频 wHx1CXC  
-     光路图介绍 *
h-_   
 该应用示例相关文件： =xS(Er`r  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 '2WYbcU  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 kK16+`\+  
1WfN_JKB5  
@Vr?)_0  
QQ：2987619807 "F7g8vu