[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) ~Wh}W((L  
应用示例简述 d>ltL`xn  
1. 系统细节 R|7yhsJq,  
 光源 K\Oz ~,z  
— 高斯激光束 4vri=P 2%  
 组件 2k\i/i/Y  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
]<9=%m  
— 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 ' 0iXx   
 探测器 Y2&>;ym!  
— 视觉感知的仿真 F
-!,U)  
— 高帽，转换效率，信噪比 v3b[08 F  
 建模/设计 f1cQ*#2~  
— 场追迹： TW2OT }  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b;wf7~a*  
k+X=8()k  
2. 系统说明 rlj @'  
GCN(  
H*#L~!]  
(TufvHC  
3. 建模&设计结果 d/Q}I[J.u  
]+1?T)<!  
不同真实傅里叶透镜的结果： @"BvyS,p  
VE4Z;Dr"  
Q'f!392|  
?klV;+  
4. 总结 n@pm5f  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HGuY-f  
+r7uIwi$@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 C$X )I~M  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 N3P!<J/tc  
mQRQ2SN6  
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。 zd)2@jX=  
!V~`e9[rl  
应用示例详细内容 8 *@knkJ  
O'5d6m  
系统参数 kV@*5yc?R  
fo63H'7  
1. 该应用实例的内容 d4"KM+EP?  
9N(<OY+Dgm  
1:-^*  
v#iKa+tx  
U#oe8(?#  
2. 仿真任务 TNs0^h)  
az7<@vSXi  
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。 P0m;AqS#R  
+PC<#  
3. 参数：准直输入光源 rbP" n)0=  
qaBjV6loy  
%|(~k*s4  
PV?XpT  
4. 参数：SLM透射函数 0s
jw`<ic  

pg3B^  
Nrl&"IK|J  
5. 由理想系统到实际系统
8l|v#
^v  
xyO]Evg  
x)6yWr[ri%  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 g%z?O[CN  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 _vA\j  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Vq`i.>%5  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 9XGzQ45R  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 9moenkL  
Xrnxpp!#^D  
@;>T
mLs  
l6b3i v,  
>SJ# rZ  
应用示例详细内容 \A`pF'50  
sa\v9  
仿真&结果
g`KVF"8  
C3fSSa%b  
1. VirtualLab中SLM的仿真 s&S8P;K|  
?9qA"5  
 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)。 wI+oG  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 k[oU}~*U+  
 为优化计算加入一个旋转平面 "rz|sbj  
Gy36{*  
z
n5  
O`e0r%SJ  
2. 参数：双凸球面透镜 qX{m7  
2Up1 FFRx  
3=9yR**  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 5#JGNxO  
 由于对称形状，前后焦距一致。 O~F/pJN`  
 参数是对应波长532nm。 SJ1 1LF3)  
 透镜材料N-BK7。 ['pk/h  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ocwRU0+j  
iqCKVo7:M  
gBRhO^Sz  
jqHg'Fq  
}'{39vc .  
_H|c_  
3. 结果：双凸球面透镜 70!&  
a pqzf  
 "m3:HS  
 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。 2U,O e9  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 \RZFq<6>  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 WSfla~-'F  
uAT01ZEm  
'UO,DFq[Fl  
fclmxTy  
FKflN  
4. 参数：优化球面透镜 '>[KVvm  
42LlR 0  
"HFS5Bj'  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 6~\z]LZ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ~uRG~,{rH  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 :bMCmY  
 透镜材料同样为N-BK7。  G~T]
m .  
sqHvrI  
WlP#L`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y'4H8M2?  
0`/PEK{  
MjC;)z  
cA ;'~[  
5. 结果：优化的球面透镜 ITh1|yP  
P%>? O :a  
[6qa"I
e  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 HbF.doXK  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 _)Uw-vhQiT  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 BM{GSX  
PPT"?lt*&  
qWe1`.o  
J) v~  
6. 参数：非球面透镜 aR.1&3fE  
*!UY;InanX  
_GK^7}u  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 -i|qk`Y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 m` cw:  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;nG"y:qq  
Ojp)OeF\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 rKq/=Avv  
1(M0C[P  
j~V@0z.  
_lb ^  
-yeQQ4b  
7. 结果：非球面透镜 R|H9AM ~E  
*=0Wh@?0  
Pgg6(O9}B^  
 生成期望的高帽光束形状。 NAhV8  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 La?q>  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 +Tc4+q!  
}gyJaMA  
(,Yb]/O*  
8):I< }s#  
wXDF7tJh  
8. 总结 noe1*2*TE  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^4]#Ri=U  
r9@O`i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 W5(t+$L.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 lDV8<  
j11\t  
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。 /dhx+K~  
+GI[ Kq  
扩展阅读 zB\g'F/  
%f\{ ]  
扩展阅读 ]>/YU*\  
 开始视频 [y}/QPR  
-     光路图介绍 ]R}#3(]1  
 该应用示例相关文件： y#HD1SZ  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 >5wA B  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 rB?u.jn0T  
F }pS'Y  
>joGGT  
QQ：2987619807 j2lo~J)