[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) {fZb@7?GF  
应用示例简述 tR kF   
1. 系统细节 R (G2qi  
 光源 eP"`,<  
— 高斯激光束 3y99O $EAc  
 组件 11@]d]v ,  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 8p&kLo&  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 i[\w%(83Fi  
 探测器 >OV<_(S4  
— 视觉感知的仿真 `ncNEHh7K  
— 高帽，转换效率，信噪比 6^)rv-L~5y  
 建模/设计 1BJ<m5/1%  
— 场追迹： *i^`Dw^~y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 SxJ$
b  
nZfs=@w:y  
2. 系统说明 we3tx{j  
.u l 53 m  
yub{8f;v  
mzWP8Hlw  
3. 建模&设计结果 >!L&>OOx  
CK0l9#g  
不同真实傅里叶透镜的结果： Us,)]W.S  
`\bT'~P  
[$pmPr2  
ciudRK63M  
4. 总结 4:7mK/Z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t6+YXjXK  
!^e =P%S  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ytao"R/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 44\cI]!{  
/.Fj.6U5  
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。 v!9i"@<!  
dH
\XO-Z7v  
应用示例详细内容 $IVwA  
qj!eLA-aD  
系统参数 c pk^!@c  
/)EY2Y'  
1. 该应用实例的内容 hN3u@P^  
}s_hD`'  
{hQ6K)s  
w\Mnu}<e$  
}XR:2  
2. 仿真任务 06 i;T~Y  
\}5p0.=  
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。 `pL^}_>|GM  
>xqM5#m`E$  
3. 参数：准直输入光源 )}MHx`KT2  
('C7=u&F  
oFDz;6  
kkS~4?-*  
4. 参数：SLM透射函数 y<- _(^  
e)H!uR
 
C3XmK}h  
5. 由理想系统到实际系统 /6KIl  
Pf<[|yu4?  
sbj";h=E  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 rY0u|8.5Q  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^B/9{0n'  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 hePPxKQ-  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 jjzA .8?(7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !TKkec8$  
usFfMF X  
egk7O4zwP  
. ]@=es  
C3'rtY.  
应用示例详细内容 t<j^q`;@v  
+nL+N  
仿真&结果 $w#r"= )  
e`K)_>^n#  
1. VirtualLab中SLM的仿真 {Qv>q$Q  
Km#pX1]>e  
 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)。 $t~@xCi]S  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 l[GOs&D1  
 为优化计算加入一个旋转平面 ::5E8919  
V\]" }V)"  
lrWQOYf2  
+7V{ABfGl  
2. 参数：双凸球面透镜 @n&<B`/  
7.Kc:7  
CZ
<~3bEF  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 }8-\A7T  
 由于对称形状，前后焦距一致。 hm*cw[#O1x  
 参数是对应波长532nm。 U]|agz>  
 透镜材料N-BK7。 SqA J-_~  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 N|g;W  
*?ITns W<  
nmU_N:Y  
a:,y Z  
fvq,,@23  
P>ceeoYQuA  
3. 结果：双凸球面透镜 ~PWSo%W8  
^Xb7[+I6  
[,RI-#n  
 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。 d[ >`")2)  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ulFzZHJ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 >'uU)Y{  
}@1q@xU  
/iC;%r1L  

^ KK_qC  
&,\=3'  
4. 参数：优化球面透镜 }R[#?ty;]  
dy__e^qi  
f/,>%j=Ms  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 oX@ya3!Pz  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 )4>2IQ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 h^9"i3H  
 透镜材料同样为N-BK7。 b-U eIjX  
[H<bh%  
F~:O.$f]G  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >T2LEW  
,#FLM`  
'>$EOg"  
i,A#&YDl  
5. 结果：优化的球面透镜 1OLqL
 
RO;Bl:x4  
D\w h;r  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Pi,QHb`>  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 \<Sv3xy&O  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 u] :m"LM  
Hs?e0Z=N  
eI.2`)>  
-9
!.m  
6. 参数：非球面透镜 t^
]$!H  
EN{]Qb06A  

8dD2  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 8.'#?]a  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 '7wd$rl  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _=ua6}Xp  
sDr/k`>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  ~>O)  
Pq*s{  
09A X-JP  
ETp%s{8  
21s4MagC  
7. 结果：非球面透镜 Sxdsv9w  
`Y-|H;z  
)"f N!9,F  
 生成期望的高帽光束形状。 du$|lxC  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 g %K>  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Om{l>24i.\  
{3})=>u:S  
3nT Z)L }  
43?^7_l-  
}
N_
NvY  
8. 总结 DeR='7n  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }:0uo5B7  
[
E#UGJ@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [."[pY  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8WE{5#oi  
%Qg+R26U  
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。 +&zYZA8v  
LjL[V'JL  
扩展阅读 nJPyM/p  
1qV@qz  
扩展阅读 H|cNH=  
 开始视频 hTP:[w)  
-     光路图介绍 D\<y)kh  
 该应用示例相关文件： l3N I$Zu  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 gP+fN$5'd  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 aP'"G^F  
"V{yi!D{<  
)54%HM_$k  
QQ：2987619807 XLMb=T~S