[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) (gmB$pwS  
应用示例简述 MnS"M[y3  
1. 系统细节 W ,U'hk%  
 光源 ;C{_T:LS  
— 高斯激光束 N-Z 9  
 组件 2kgm)-z  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 vOj$-A--qU  
— 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 Hb$q}1+y  
 探测器 <qy+@t  
— 视觉感知的仿真 R
d$<R  
— 高帽，转换效率，信噪比 jFc{$#g-
 
 建模/设计 [<`+9R  
— 场追迹： 37[C^R!1c  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 0IdD  
WE"'3u
^k  
2. 系统说明 #RD%GLY  
W6iIL
:sp  
B>mQ\Q  
3TtW2h
>M  
3. 建模&设计结果 HkN +:  
*o#`lH  
不同真实傅里叶透镜的结果： >6dgf
`U  
3OZ}&[3  
[KKo
EZ  
t(yv   
4. 总结 p[eRK .$!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 xle29:?l  
X<{m;T `  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 'YeJGzsJp  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 q ^gEA5  
5eLPn  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ~h/U ;Da  
4jW{IGW  
应用示例详细内容 3IkG*enI  
L}mhMxOTi  
系统参数 40E[cGz$*  
N#:"X;  
1. 该应用实例的内容 +x2xQ8#|~~  
hMQ
aT-v  
lrzW H0Q  
rij[ZrJ  
fm*Hk57  
2. 仿真任务 Ame%:K!t  
*8p</Q  
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。 S`G\Cd;5  
hTm}j,H  
3. 参数：准直输入光源 [ n2udV  
v+G:,Tc"  
?1uAY.~ZZB  
q|l|gY1g)  
4. 参数：SLM透射函数 1
W u  
#L)rz u  
Z7^}G=*  
5. 由理想系统到实际系统 1#(1Bs6X  
?zEF?LJoK  
SXEiyy[7v  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "->:6Oe2   
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 >g&`g}xZQ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 v`&Z.9!Tz^  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 8(}sZ)6  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 :m\KQ1sq  
1GdD  
]YP?bP,:  

g$b*#  
: [y(<TLw  
应用示例详细内容 hbeC|_+   
* 5n:+Tw(  
仿真&结果 ^U}0D^jDeE  
pQNFH)=nw  
1. VirtualLab中SLM的仿真 "}! rM6 h  
Z3dd9m#.]  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ^|C|=q~:  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 7,TWCVap  
 为优化计算加入一个旋转平面 G$ FBx  
o3=kF  
`?x$J 6p  
8GldVn.u  
2. 参数：双凸球面透镜
+QX>:z  
\0h/~3  
AX+d?M  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %S.U`(.  
 由于对称形状，前后焦距一致。 .TC `\mV  
 参数是对应波长532nm。 i1\2lh$  
 透镜材料N-BK7。 p( *3U[1  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {O)&5  
M-N2>i#  
W1Qc1T8  
F/sBr7I  
Gq/6{eRo\  
T;@>O^  
3. 结果：双凸球面透镜 Wi^rnr'Ss  
s~ A8/YoU}  
|@.<}/  
 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。 $0T"YC%  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 e-9unnk  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 G:`Jrh  
M%xL K7  
8F`  
.5;LL,S-  
Ky#B'Bh}`g  
4. 参数：优化球面透镜 Yj6p19  
E]U0CwFtr  
PU5mz.&0'  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 C
Dj Dhs  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 4rG 7\  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4iqmi<[("  
 透镜材料同样为N-BK7。 Y,btL'[W  
{yMA7W7]  
:)95 b fa.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3^>a TU<Z  
"H<#91^|  
#J724`  
xY2_
*#{.  
5. 结果：优化的球面透镜
?i
2Wst  
b
s EpET  
g)qnjeSs]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Wx$q:$h@q  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 zI_G
dQNfN  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 6L9[U^`@  
Lo5@zNt%W  
< iI6@X>  
WwtE=od  
6. 参数：非球面透镜 Qk.Q9@3W  
]^jdO##M  
c[_^bs>k  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !]+Z%ed`%  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 e>9Z:vY
 
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 :
5<9/  
F(9 Y/UXH  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 aroVyUs3j  
fGf-fh;s  
;'QY<,p[e  
4z%#ZIy3   
Q&7)vs  
7. 结果：非球面透镜 o 7W Kh=  
F] ?@X  

aq+IC@O  
 生成期望的高帽光束形状。 yISQYvSN  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 E? eWv)//  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 D`:d'ow~KQ  
3'*%R48P`  
Ocwp]Mut&  
7k=F6k0)  
/CI%XocB  
8. 总结 30 [#%_* o  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7X{bB  
*UBP]w  
 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 t88AN=4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &49$hF g6"  
Th^(f@.w  
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。 WAB0e~e:|Q  
M?xpwqu\  
扩展阅读 XQ3*  
@>fO;*  
扩展阅读 X')Zm+  
 开始视频 S1^nC tSF  
-     光路图介绍 o4%Vt} K  
 该应用示例相关文件： Fu4EEi  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Z@,PZ  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ~z K@pFeH  
7AO3-; l]  
6`qr:.  
QQ：2987619807 u-QO>3oY6