[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) *(XgUJq+  
应用示例简述 Z)Xq!]~/g  
1. 系统细节 G41$oalQ1  
 光源 J[_?>YJ  
— 高斯激光束 6=[ PJM  
 组件 vp9E}ga  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 _#\5]D~""  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差  ZeDDH  
 探测器 U%SNROj  
— 视觉感知的仿真 Vv*5{_  
— 高帽，转换效率，信噪比 Ug[F3J|Mu  
 建模/设计 mSvTnd8  
— 场追迹： hF{mm(qyv  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 k+>p!1  
m<VL19o>R  
2. 系统说明 ROI$;B(  
K`AW?p^$Y  
<P Z\qE*+y  
&<;nl^  
3. 建模&设计结果 I?xhak1)lu  
7C6BZ$(  
不同真实傅里叶透镜的结果： v|hKf6  
BM}a?nnoc  
Zq6ebj  
)-6[Bw  
4. 总结 epm8N /  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,'@ISCK^  
u>-uRz<)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。 ?\ i,JJO  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;:K?7wfXn  
)-7(Hv
1  
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。 ZpP6Q  
m$e@<~To  
应用示例详细内容 TTjjyZ@  
(>/Dw|,m  
系统参数 jl|X$w  
Uu<sntyv  
1. 该应用实例的内容 }N=zn7W  
W71#N
jM2Z  
A 5\"e^>  
4?6'~G$k  
"\P~Re"EH  
2. 仿真任务 fTnyCaB  
sZ(Q4)r  
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。 N/SB}Fj  
$[9V'K  
3. 参数：准直输入光源 ?%TM7Z4  
a>e 1jM[  
r:b.>5CS)  
CpJXLc3_d5  
4. 参数：SLM透射函数 pl? J<48  
ZJ'H y5?  
Op)R3qt{  
5. 由理想系统到实际系统 0DjBqh$  
{`SGB;ho  
jYssz4)tp  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 AI`1N%Owi  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 oz7udY=]0  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 nT6iS}h  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 j-\^ }K.&  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 xn#I7]]G  
t7& GCZ  
5|H(N}S_  
oHGf |  
6j.(l4}  
应用示例详细内容 K0bmU(Xxp  
vVRCM  
仿真&结果 z[I/ AORl  
jfhDi6N  
1. VirtualLab中SLM的仿真 i
7E7%~S  
[ Sa C  
 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)。 q>h+Ke  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 X|0`$f  
 为优化计算加入一个旋转平面 'g, x}6  
WN?`Od:y  
<\Dl#DH  
}Z%{QJ$z  
2. 参数：双凸球面透镜 o".O#^3H%  
s~'C'B?  
7o%|R2mL}  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 faeyk]u  
 由于对称形状，前后焦距一致。 >TVd*S  
 参数是对应波长532nm。 ;&:Et  
 透镜材料N-BK7。 |L#r)$n{1  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /-9+(  
`RLrT34  
I ywx1ac  
m|
?J^_  
"!eT  
i(#c Yb  
3. 结果：双凸球面透镜 P_Ja?)GT  
2n,
73$s  
$6+P&"8  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 YZ+g<HXB  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *y$ry]  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 DFH6.0UW  
4B,A+{3yL  
8x
z7S  
+ {dIs
 
tXuxTVhoT  
4. 参数：优化球面透镜 Oc=PJf%D#  
'%7]xp  
soCHwiE  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 0(6`dr_  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =)>q.R9  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ~#Mx&mZ  
 透镜材料同样为N-BK7。 S :|*wB  
s$G8`$+i1  
S}I=i>QB  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (NlEb'~+  
F'Vl\qPt  
>gl<$LQ?X  
S,>n'r[  
5. 结果：优化的球面透镜 y=`(`|YW}`  
(pg9cM]NA  
Q*(C)/QW  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 D'+8]B  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 B)NB6dCp  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 jg/<"/E  
S?tLIi/  
QQcj"s
 
9D21e(7X  
6. 参数：非球面透镜 Hvk?(\x  
U$Z}<8  
N/=3Bs0y-  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 |g!# \  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 F4{<;4N0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 p$<qT^]&  
TD9`SSpP  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m$g^On  
1i2w<VG1  
R:p,Hav<q  
c,ek]dTj  
oPBjsQ  
7. 结果：非球面透镜 </p.OaNe  
-/?<@*n  
'+wTrW m~j  
 生成期望的高帽光束形状。 z w9r0bG  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 RMXj)~4.  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 >S]')O$c  
aQFHB!  
]^<~[QK_C  
B8Z66#EQ  
_Ohq'ZgXm  
8. 总结 jyr#e  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 RdHR[Usm  
RJD3o_("K  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ] fB{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 q4oZJ-`  
^eii 4  
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。 P $S P4F  
Q!v[b{]8  
扩展阅读 NBX/V^  
<ZEA&:p  
扩展阅读 TH &B9  
 开始视频 d\M !o
*U  
-     光路图介绍 t,_[nu(~8%  
 该应用示例相关文件： %b9M\  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ,?+yu6eLb  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 =UY@,*q:c  
D.?gV_  
.MlE1n'  
QQ：2987619807 Sy~1U