[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) s[h'W~  
应用示例简述 )& %X AW{  
1. 系统细节 O9A.WSJ >}  
 光源 @= 6}w_  
— 高斯激光束 R8Lp8!F'  
 组件 )#T(2A  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 KI-E=<zt  
— 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 e<l Wel  
 探测器 %#02Z%?%  
— 视觉感知的仿真 c_O|?1  
— 高帽，转换效率，信噪比 '%V ;oJ"  
 建模/设计 mR[J Xh9s  
— 场追迹： o9#  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 8~EDmg[  
/81Ux@,(e  
2. 系统说明 G#)>D$Ck#  
x<P$$G/  
J@H9nw+Q  
/t%IU  
3. 建模&设计结果 g!V;*[  
]Tf.KUm  
不同真实傅里叶透镜的结果： MT$OjH'Q`  
}a"T7y23  
(#eB%  
. CLiv  
4. 总结 ,/m<=`*N|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2hw3+o6  
4bhm1Q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 JnmJN1@I  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 N3MMxm_u  
5(%+8<2  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 niFX8%<hP  
IcoK22/  
应用示例详细内容 iwJBhu0@#  
E[Tz%x=P  
系统参数 5sM-E>8G^{  
ZJ 8~f  
1. 该应用实例的内容 }7g\1l\  
PD$ay^Y  
,@/b7BVv  
X{9D fgW  
#v=hiL  
2. 仿真任务 9vmH$  
:upi2S_e  
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。 vXR-#MS`}  
3 {\b/NL$  
3. 参数：准直输入光源 vE>J@g2#  
8QE0J$d5  
&tj0Z:  
J1 a/U@"  
4. 参数：SLM透射函数 ya5;C"  
ch 4z{7   
m%+W{N4Wb  
5. 由理想系统到实际系统 GW ?.b_6*  
tt{,f1v0t  
zn_InxR  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 >E#| H6gx  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 DCPK1ql  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 B$ +YK%I  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 =mn)].Wg  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 14]!LgH  
KR^lmN  
q^JJ5{36e  
"e69aAA,  
ipQJn_:2  
应用示例详细内容 PM=
Q\0  
^Gq4Y
r  
仿真&结果 0F1 a  
zg.'  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ua0`&,a3I  
W% YJ.%I  
 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)。 c;xL.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 U8c0N<j  
 为优化计算加入一个旋转平面 aG%KiJ7KEN  
e=o<yf9>Q  
6|V713\  
z[M LMf[c  
2. 参数：双凸球面透镜 K,&)\r kzD  
9jDV]!N4  
-n?|,cO  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `4'v)!?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 _UT>,c;h  
 参数是对应波长532nm。 7 }4T)k(a  
 透镜材料N-BK7。 54_CewL1P]  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 MG*#-<OV.  
ctTg-J2.  
]!d #2(  
TbXp%O:[W  
` Xhj7%>  
_k\*4K8L  
3. 结果：双凸球面透镜 x>A(016:C  
.>zXz%p  
R^iF^IB  
 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。 R3TdQ6j  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 t.t$6+"5We  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 "diF$
Lj  
&{!FE`ZC_  
j5Vyo>  
M`-#6,m3  
WNrgqyM  
4. 参数：优化球面透镜 (@B gsY  
#Q.A)5_  
D.kLx@Z  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 a}|B[b  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 SQDllG84E  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Jt\?
,~,
  
 透镜材料同样为N-BK7。 Z*tB=  
e%uPZ >'q  
|a%&7-;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
(TM1(<j  
;+'x_'a  
gtHWd;1&f  
dT4?8:  
5. 结果：优化的球面透镜 OCnQSkj  
kO{A]LnAH  
bX6eNk-L  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 $bIVD  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。
1//d68*"  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 &m&Z^CA  
,j>A[e&.  
\b95CU  
[#`)Bb&w  
6. 参数：非球面透镜 z$ZG`v>0  
Cp`)*P2  
% 3d59O  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 u|&"l  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 f]W$4f{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 9gVu:o1/  
48vKUAzx`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 u&z5)iU  
Aj((tMJNOw  
lK;|ciq"c7  
piIj t  
0}}b\!]9  
7. 结果：非球面透镜 h}r.(MVt  
_^]2??V  
i}"Eu< P  
 生成期望的高帽光束形状。  G`8i{3:  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 )65 o  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 2XI%z4\)!  
 =z`#n}v  
d|#sgGM<8  
`1k0wT(  
:ZX#w`Y  
8. 总结 wXI6KN-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 BQ!v\1'C  
7%DA0.g  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3}*)EC  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8-]\C  
ZmU7tK  
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。 m%au* 0p  
<*k]Aa3y  
扩展阅读 zt,pV\|  
w6FtDl$  
扩展阅读 Zpc R  
 开始视频 6?\X)qBI  
-     光路图介绍 =E$Hq4I  
 该应用示例相关文件： 1 ? be  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 j0P+<@y  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 |uL"/cMW7  
L *",4!  
%Y!31oC#  
QQ：2987619807 6j uNn}