[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) i)^ZH#Gp  
应用示例简述 e, 3(i!47  
1. 系统细节 ?9ho|  
 光源 :{='TMJ7  
— 高斯激光束 f0`rJ?us  
 组件 6}FDLBA  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 2ZIY{lBe  
— 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 W;9X*I8f8  
 探测器 .mU.eL
M  
— 视觉感知的仿真 ;.[$  
— 高帽，转换效率，信噪比 kIZdND&  
 建模/设计 4oEq,o_  
— 场追迹： ~m=%a  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 !`Yi{}1_  
^+l\YB7pD  
2. 系统说明 w*R-E4S?2  
qc4"0Ap'  
$}c@S0%P"  
(dprY1noC  
3. 建模&设计结果 = 8e8!8  
:^L]Da3  
不同真实傅里叶透镜的结果： #$^i x  
aI#n+PW  
_+Kt=;Y8  
)h!l%7
2  
4. 总结 1X}Tp\e  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6&Ir0K/  
V.[#$ip6:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 P+|8MT0  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4E(5Ccb  
-"tgEC\tD  
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。 NB#*`|qt  
hd BC ^n  
应用示例详细内容 aw~EK0yU   
:pu{3-n.  
系统参数 ;l4\^E1  

"4AQpD  
1. 该应用实例的内容
._nKM5.  
IbaL.t\>  
nY0UnlB`  
beR)8sC3q  
?i
=!UN  
2. 仿真任务 lH>XIEj  
oKJ7i,xT  
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。 `5&V}"lB  
9(.9l\h  
3. 参数：准直输入光源 {EN@,3bA  
JU.%;e7  
ng*E9Puu[  
?C2;:ol  
4. 参数：SLM透射函数 j]D =\  

!QspmCo+  
jch8d(`?d  
5. 由理想系统到实际系统 <%7 V`,*g/  
sB/s17ar  
\
8aF(Y^H  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 >7q,[:(gs  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 :vT%5CQ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 28yxX431S  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 dw!Eao47  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 *
XGBym  
;O11)u?/s|  
9?c^~77  
-;-"i J0  
n"Vd"}sU.  
应用示例详细内容 "?,6{\y,  
V
att9  
仿真&结果 <~+  
0M98y!A 5^  
1. VirtualLab中SLM的仿真 mhuaXbr  
PtOnj)Q  
 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)。 R  |%  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 *b_54X%3  
 为优化计算加入一个旋转平面 jsQ$.)nO  
:L0W"$  
`0D1Nh"%k  
/vMyf),2  
2. 参数：双凸球面透镜 b\S}?{m5  
sR.j~R  
wm71,R1  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9#6/c  
 由于对称形状，前后焦距一致。 LS;anNk@.}  
 参数是对应波长532nm。 ii9/ UtIQ  
 透镜材料N-BK7。 `p|vutk)U  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 2&URIQg*
J  
G'f"w5%qZv  
e8bJ]  
3>Snd9Q  
@~3c;9LkY  
I!D*(>  
3. 结果：双凸球面透镜 n#cN[C9  
[+z:^a1?V  
 0 XzO`*  
 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。 KK$A4`YoR  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ): C4}&l  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 yRkMR$5&  
0g-ESf``{n  
J3;KQ}F.I  
e`F|sz]k"H  
FG:BRS<m~  
4. 参数：优化球面透镜 |lV9?#!  
C<XDQ>?  
"cM5=;  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 I1O?)x~  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 yw!`1#3.  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 LP /4e`  
 透镜材料同样为N-BK7。 & jvG]>CS'  
\ 6a  
P.DWC'IBN  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #57z-x[1  
O]eJQ4XN<  
a0\UL"z#+  
iZk``5tPE  
5. 结果：优化的球面透镜 or`stBx  
12dW:#[  
)A=g# D#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 +9CUnRv  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 q(^J7M)  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 G[j79o  
c\MDOD%9  
D7/Bp4I#o  
|>GIPfVT  
6. 参数：非球面透镜 ^iS:mt  
FoCkTp+/  
*DzPkaYD>  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 .+h pxZ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 3 ?~+5DU  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _1Gut"!{\  
"\?G  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *wcoDQ b;  
,>v9 Y#U  
v*'\w#  
,5*xE\9G  
:exuTn  
7. 结果：非球面透镜 E,yK` mPp^  
(OQ @!R&  
q.{/{9  
 生成期望的高帽光束形状。 \w[%n0  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 1:UC\WW  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 F:GKnbY  
F6VIH(  
f`=T@nA  
5V8C+k)  
5>Yd\(`K  
8. 总结 FH`&C*/F0Y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 B?Sfcq-  
6*33k'=;F  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 CT%m_lN  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^|(4j_.(e  
~ O=|v/]  
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。 T<k1?h^7  
Q9tE^d+%  
扩展阅读 u@u.N2H
.%  
W+C_=7_  
扩展阅读 i9U_r._qj;  
 开始视频 wNhR(M7  
-     光路图介绍 D#}Yx]Q1  
 该应用示例相关文件： z}2e;d 7  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ATp  6-  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [j U  
N4|q2Jvj6  
eE`1;13;  
QQ：2987619807 \[I .