[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) XZ3M~cDq  
应用示例简述 Uf?+oc'{  
1. 系统细节 7&L8zl|K  
 光源 )[y
KO  
— 高斯激光束 x$S~>H<a  
 组件 m]{/5L  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |47 2X&e  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 =Fq{#sC>  
 探测器 OXX D}-t  
— 视觉感知的仿真 4
~WSIR-  
— 高帽，转换效率，信噪比 i9peQ61{  
 建模/设计 Oj2=&uz  
— 场追迹： ?tT89m3_E  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 n~i^+pD@  
Ku3NE-)  
2. 系统说明 i/C0 (!  
DnF|wS  
^{E_fQJX  
V@1,((,l  
3. 建模&设计结果 ?b]f$ 2  
;BHIss7  
不同真实傅里叶透镜的结果： ZMK1V)ohn  
S@4bpnhK  
bF
+d_t  
W)Yo-%  
4. 总结 s>TC~d82  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 wMM1Q/-#  
a3He-76  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 W,nn,%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -^rdB6O6j  
I7<UC{Ny  
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。 c&`]O\D-c  
q1/mp){  
应用示例详细内容 4@M
}5WJ7  
p\]rxtm  
系统参数 =]<X6!0mR  
.O{_^~w_q  
1. 该应用实例的内容 ~k ]$J|}za  
XKT[8o<L  
QCfR2Nn}  
Jd33QL}Hj  
$^#q0Yx  
2. 仿真任务 +^4HCyW  
a1v?{vu\E  
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。 "m}N hoD4  
%V-Hy;V  
3. 参数：准直输入光源 YsRq.9Mr  
SQJ4}w>i  
U(<~("ocN  
)Qo^Mz  
4. 参数：SLM透射函数 &Hl w2^  

R>,_C7]u  
D:N\K/p  
5. 由理想系统到实际系统 lhF)$M  
#5^S@}e  
@^b>S6d"  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 tz%H1`  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 s 8lfW6  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Q+E)_5_sA  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ^pocbmg  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 \Iz-<:gA'  
biHZyUJ  
7t6TB*H  
{=P}c:iW  
k_ijVfI9  
应用示例详细内容 x0q`Uc  
0-Wv$o[  
仿真&结果 mFBuKp+0)h  
0}$R4<"{Y>  
1. VirtualLab中SLM的仿真 :2;c@ uj  
Kr%O}<"  
 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)。 n<>]7-  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 en16hd>^W:  
 为优化计算加入一个旋转平面 z s[zB#  
!7Z?VEZ  
ZV~9{E8  
F^7qr  
2. 参数：双凸球面透镜 ODPWFdRar  
N<aMUVm  
? UBE0C  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >uYGY{+j[  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ~*RBMHs  
 参数是对应波长532nm。 l'"Ici#7Ls  
 透镜材料N-BK7。 2L7ogyrU/A  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 H`jvT]  
=UZm4=T  
w?M` gl8r  
u%nhQ%  
hKN/&P^  
F6 f  
3. 结果：双凸球面透镜 Pb/[945  

j$khGR!  
ljk,R G  
 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。 ]"U/3dL5  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 l gTw>r   
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;)!);q+  
-
W)8Z.  
Vpf7~2[q%  
gnZc`)z  
]{pH,vk-  
4. 参数：优化球面透镜 uS{WeL6%  
ZG_iF#  
42,K

8  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 6Zq7O\  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 AF"XsEt.e  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 :&$WWv  
 透镜材料同样为N-BK7。 {tF)%>\#  
ZgL]ex  
a |0f B4G  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 h2ou]  
)|L#i2?:  
Yq-7!  
QPp>%iE@  
5. 结果：优化的球面透镜 4Pr@<S"U  
ddvtBAX  
4XArpKA  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 *&rV}vVP^  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 IFF3gh42.  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 3 bll9Ey  
)zvjsx*e=J  
^1z)\p1  
&,iPI2`O A  
6. 参数：非球面透镜 D P+W*87J  
 uE3xzF  
tcj3x<  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 8jU6N*p/  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ZTK)N  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 r[RO"Ej"  
-n`2>L1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (Ei} :6,}  
H.[t&VO  
=
1% <  
M0"}>`1lJ  
Xm[Cgt_?  
7. 结果：非球面透镜 q%8Ck)xz  
#l-/!j  
17B`  
 生成期望的高帽光束形状。 ;2iDa  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 'V(9ein^Q  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 @7OE:& #V  
$O^U"  
uKd79[1  
F=~LVaF/_  
y'U-y"7y  
8. 总结 BYWs\6vK  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 z%Ivc*x5  
;v>+D {s  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 PZO8<d  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (c1Kg
  
Z^ }4bR]  
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。 hC...tk  
T6Ks]6m_  
扩展阅读 PW GNUNc  
3d*wZ9qz  
扩展阅读 nO .:f  
 开始视频 ?4MZT5 .  
-     光路图介绍
#]FJx  
 该应用示例相关文件： be:=-B7!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 /7p1y v  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 oq9gG)F  
R'x
^Y"  
$o>6Io|D  
QQ：2987619807 uy oEMT#u