[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) :P~6~ Kum  
应用示例简述 &U#|uc!+  
1. 系统细节 <iC(`J$D  
 光源 n b?lTX~  
— 高斯激光束 *i%.;Z"  
 组件 D/&o&G96  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [}=B8#Jl-C  
— 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 LL~%f &_  
 探测器 IOmfF[  
— 视觉感知的仿真 4Z&lYLq;  
— 高帽，转换效率，信噪比 jV1.Yz(`  
 建模/设计 wlqksG[B  
— 场追迹： \r+ a GB  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 FTUv IbT  
kn4`Fa;)O  
2. 系统说明 !l8PDjAE  
.M%}X7  
'-~~-}= sJ  
k?^z;Tlvw  
3. 建模&设计结果 (hbyEQhF  
}Zn}  
不同真实傅里叶透镜的结果： ]{@-HTt  
`Ggbi4),  
Z@!+v19^  

@#l= l  
4. 总结 H<,gU`&R  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7Ak6,BuI%  
 x'<X!gw  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6LIJQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0aB;p7~&  
H*CW1([  
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。 rjYJs*#  
oap4rHk}  
应用示例详细内容 )Ql%r?(F+  
%>{0yEC  
系统参数 /h3RmUy   
NC
(~l  
1. 该应用实例的内容 aqk!T%fg  
1mG-}  
x7[BK_SY  
eeB{c.#  
tGa8W  
2. 仿真任务 zK@@p+n_#.  
3 Za}b|  
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。 [{,1=AB  
CLRdm^B  
3. 参数：准直输入光源 ,k3FRes3  
q(84+{>B  
$>LQ6|XRu  
pv|G^,>#  
4. 参数：SLM透射函数 4.t-i5
  
9\7en%(M  
3.y vvPFEM  
5. 由理想系统到实际系统 Gk6iIK  
ep{FpB  
_oeS Uzq.  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 G4"F+%.  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 |yPu!
pfl  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 sfl<qD+?  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 utV_W&  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 O:K2Y5R?B  
0o&5]lEe  
nqUV  
.7X^YKR  
X"%gQ.1|{j  
应用示例详细内容 DN6Mo<H  
Xsa].  
仿真&结果 ;RlxD 4p  
f3y=Wxk[  
1. VirtualLab中SLM的仿真 j#4kY R{  
2D5StCF$O  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 dk^~;m#iN  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 N8df8=.kw  
 为优化计算加入一个旋转平面 < =IFcN  
4#Jg9o   
r5^eNg k  
pd$[8Rmj_  
2. 参数：双凸球面透镜 4CTi]E=H{  
GTHt'[t@;  
=?8@#]G+  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ]6j{@z?{  
 由于对称形状，前后焦距一致。 kyV8K#}%8  
 参数是对应波长532nm。 Zv{'MIv&v  
 透镜材料N-BK7。 1_G^w qk  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 P.DK0VgY  
;$Jo+#  
RxQ*  
{{!-Gr  
:Z
lwy-[  
Q/Rqa5LI:  
3. 结果：双凸球面透镜 1xvu<|F  
eyxW 0}[  
x4O~q0>:Le  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 gRzxLf`K  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 !8b^,  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 DHRlWQox  
*m(=V1"  
lU]nd[x  
m4Zk\,1m.|  
~}Pfu  
4. 参数：优化球面透镜 % ]U  
%z$#6?OK^  
Dha1/g1q  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 NxILRKwO  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 '5tCz9}Y  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 yt2PU_),  
 透镜材料同样为N-BK7。 U$UIN#  
1Z&(6cDY8M  
XK vi=0B  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 wuo,kM  
),!q
TjD  
ee=D1qNu;  
|':{lH6+1  
5. 结果：优化的球面透镜
_e2=ado  
d_P` qA  
_u Il  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 z(~_AN M4,  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 &5R&k0i r  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 K)P%;X  
rT>wg1:  
VtohL+  
%}T6]S)%u  
6. 参数：非球面透镜 "Y.y:Vv;  
h yIV.W/  
]_$[8#kg  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 V~ _>U}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 oL<St$1  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 vKR[&K
{Z|  
-n;}n:wL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4P
o_-4  
}K9H^H@r!  
t`QENXA}  
*z2s$EZ  
K<J9~  
7. 结果：非球面透镜 S]{oPc[7  
@o.I;}*
N  
.G\7cZ  
 生成期望的高帽光束形状。 fXB0j;A  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 zW nR6*\  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 BJ0?kX@  
IRbfNq^:  
,z?':TZ  
ch]29  
[00m/fT6  
8. 总结 D)Dr__x  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :hA#m[  
Q@HV- (A  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 g,Y/M3>(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 BerwI 7!=  
u=yOu^={  
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。 .e5Mnd%$M  
1 {)Q[#l  
扩展阅读 \j.:3Xr  
P|> ~_$W  
扩展阅读 O H7FkR  
 开始视频 g `4<9RMun  
-     光路图介绍 QCJM&  
 该应用示例相关文件： C*lJrFpB  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 YbLW/E\T  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Dhv3jg;lq  
Wez5N  
*|l/6!WM  
QQ：2987619807 |&jXp%4T