[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) +?
Cy8Ev?  
应用示例简述 F&7|`o3  
1. 系统细节 W[j,QU  
 光源 b5 NlL`g  
— 高斯激光束 n{etDO  
 组件 T2.[iD!A  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 aHYISjZ]>  
— 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 L1DH9wiQi  
 探测器 liLhvcd  
— 视觉感知的仿真 "dDrw ]P;  
— 高帽，转换效率，信噪比 ; Ad5Jk  
 建模/设计 nu~]9~)I  
— 场追迹： |S|'o*u  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 S
++~w9}  
:{lP9%J-  
2. 系统说明 "8cI]~V  
M3|G^q:l  
s/C'f4  
eMFxdtH  
3. 建模&设计结果 @@{5]Y  
J>nBTY,_<  
不同真实傅里叶透镜的结果： ,5ZQPICF  
q-_!&kDK"  
NV9JMB{q  
:E~rve'  
4. 总结 NIbK3`1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2=0HQXXrq  
(1
GU  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6j6;lNUc  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 yzzJKucVU:  
Pgy[\t2K  
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。 iQ2j ejd3(  
6},[HpXRc4  
应用示例详细内容 ^w
.]1x  
?7LvJ8  
系统参数 |}UkVLc_^  
#eJ<fU6Da  
1. 该应用实例的内容 1
TGRIe)  
 <9yh:1"X  
+FqE fY4j  
Fr  
|C<#M<  
2. 仿真任务 lG94^|U  
emnT;kJ>  
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。 MsP6C)dz  
*tEqu%N1'  
3. 参数：准直输入光源 urjf3h[%  
$#u'XyA  
}AJoF41X  
?&~q^t?u  
4. 参数：SLM透射函数 3Ioe#*5\  
bSX/)')jU  
@&WHX#  
5. 由理想系统到实际系统 zp1ym}9M  
-YKy"   
';/J-l/SE  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 <]LljTm`i  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 R( FQ+h  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 oR=i5lAU  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 RLnL9)`W  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !.$L=>:V  
8SKrpwy  
0C/ZcfFU~  
}>u `8'2v  
BU/A\4xQ,Y  
应用示例详细内容  xV5UaD<  
G,|!&=Pe|E  
仿真&结果 wAprksZL#  
`**{a/3  
1. VirtualLab中SLM的仿真 4.jRTL5-oj  
Ls9NQy  
 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)。 ?[NC}LC  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 <dH@e  
 为优化计算加入一个旋转平面 `/P/2{,~  
^
1bslCe  
p#ar`-vQ  
gK[;"R)4o@  
2. 参数：双凸球面透镜 ~&73f7  
vCaN[  
:Tg+)cZ  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 'YNdrvz  
 由于对称形状，前后焦距一致。 +ZOiL[rS  
 参数是对应波长532nm。 Jd>~gA}l  
 透镜材料N-BK7。 w#9KtW,tt  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 PWpt\g  
.w.:o2L  
=79R;|5  
|0y#} |/  
y3dk4s77  
?W'p&(;  
3. 结果：双凸球面透镜 YS9RfK/  
`NsjtT'_  
D%YgS$p[M$  
 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。 &&X,1/  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 !SQcV'  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 G:1'}RC :  
%x$U(I}  
S }`sp[6  
H0Pxw P>q  
2ndn8_l  
4. 参数：优化球面透镜 d]l8ei@>h  
ZYwcB]xEz  
lS.Adl^k  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ;hX(/T  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 H
,!xTy"Wh  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 7z{w
YCw  
 透镜材料同样为N-BK7。 Dsg>~J'  
_95296  
g\JJkXjD#  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `a& kD|Yh  
zN4OrG0  
JQ&t"`\k  
4]y)YNQ(  
5. 结果：优化的球面透镜 #.bW9j/  
#&&T1;z"#  
Ma[EgG  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 p~qe/  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 _IDZ.\'>$  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 6Xlzdt  
xAQtX=FoX+  
,BU;i%G&s  
Wy}I"q[~So  
6. 参数：非球面透镜 |^pev2g  
Eah6"j!B8n  
@X2*O9  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 p T(M>LP83  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 }{o!  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 [. 5m}V  
6[> lzEZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 uepyH  
ff"wg\O4  
A=Wg0eYy\  
}SN( ^3N  
tMIYVHGy  
7. 结果：非球面透镜 >ZgzE  
*T|B'80  
K7+yU3  
 生成期望的高帽光束形状。 +K57. n{  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 K}VCFV  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 xt{'Be&Ya+  
Ccf/hA#mb  
tli.g  
)D)5 `n)  
wbO6Ag@))  
8. 总结 aV3:{oL  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 J3K=z  
o`?rj!\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 S&op|Z)1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 l\HdB"nT  
_"DS?`z6  
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。 K"}fD;3  
OZ,kz2SF#  
扩展阅读 %\As  
Ac7^JXh%
 
扩展阅读 iTVe8eI  
 开始视频 iHK~?qd}  
-     光路图介绍 Nkdv'e\  
 该应用示例相关文件： S;Bk/\2  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 h6 \P&Z  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真  R$a<=  
AKNx~!%2  
XC4Z,,ah"  
QQ：2987619807 K~x,so