[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)
_C97G&  
应用示例简述 X@n\~[.B  
1. 系统细节 DfQD!}=  
 光源 /4Lmu+G4  
— 高斯激光束 B=`"!?we  
 组件 %d\|a~
p:  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 2i3& 3oz]O  
— 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 Ut xe  
 探测器 w+0Ch1$  
— 视觉感知的仿真 WaRYrTDv64  
— 高帽，转换效率，信噪比 !bi}9w  
 建模/设计 axW4cS ?  
— 场追迹： *jF VYg  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 SAEV "  
>O{/%(
9  
2. 系统说明 :>t?^r(  

Kc:} Ky  
D< 4!7*9%  
>%D=#}8l@  
3. 建模&设计结果 /:}z*a  
>xt*(j&}  
不同真实傅里叶透镜的结果： p3NTI/-  
-^JGa{9*  
Xkv+"F=-  
6/#5TdJA  
4. 总结 Q4;br?2H  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 y=jTS  
0+\~^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 {:3XP<hqN  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,A>i)b
rc  
o\luE{H .?  
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。 X&<#3n  
afZPju"-  
应用示例详细内容 p ?HODwZ  
N -]m <z>  
系统参数 d\ &jl`8*  
S"=oU}'|  
1. 该应用实例的内容 N!fp;jvG  
8bX\^&N  
a`w)awb  
Te{L@sj  
bz~-uHC  
2. 仿真任务 QsmG(1=  
iDO~G($C  
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。 y^C;?B<  
Mdh(Mp(w  
3. 参数：准直输入光源 , "zS  pN  
FVsNOU  
B(MO!GNg=  
Dz&4za+{  
4. 参数：SLM透射函数 ubhem(p#  
'FBvAk6  
)N-+,Ms  
5. 由理想系统到实际系统 `.dTkL
 
,gU9ywg  
n20H{TA  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 e<^tY0rR&  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $gZ|=(y&r  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 mId{f  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ji(S ?^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 "VWxHRVg4M  
tazBZ'\c  
nX Qz  
nWZrB s _  
U2ANu|  
应用示例详细内容 6x@-<{L  
aG|)k,  
仿真&结果 CSU>nIE0  
7k3":2:  
1. VirtualLab中SLM的仿真 #G#gB   
%h%r6EB1F  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 A|>a Gy  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 kXX RMR  
 为优化计算加入一个旋转平面 73xI8  
Zt` ,DM  
4 qW)R{%  
oS_p/$F,  
2. 参数：双凸球面透镜 dl{3fldb  
g6W.Gl"5\w  
sCb?TyN'n  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `%ymg8^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 NHc+QMbou(  
 参数是对应波长532nm。 dy`~%lX?  
 透镜材料N-BK7。 EoY#D'[  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 T  |j^  
"Ln\ZYB]  
3!$rp- !<)  
|J}~a8o  
%n}]$ d  
G>_ZUHdI  
3. 结果：双凸球面透镜 SyYa_=En  
@pkozE-  
Dkdm~~Rr  
 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。 mU&J,C  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5d4-95['_  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 o!H"~5Trv!  
jY?%LY@5I  
o`sn/x  
cL WM]\Y  
\R#XSW,  
4. 参数：优化球面透镜 E{Q^ZSV3B  
v^E5'M[A  
,vhR99g{  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 )US)-\^  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 yWK[@;S]%  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?4~lA L1  
 透镜材料同样为N-BK7。 vMI\$E&  
P2Eyqd8  
p' gv5\u[w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G![1+2p:Tq  
g{a0,B/j  
@LmUCP~  
^Ta"Uk'  
5. 结果：优化的球面透镜 Z2@&4_P  
jf2E{48P  
4i19HD_  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 k4l72 'P  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 7vWB=r>5@  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 PRUGUHY  
r:o!w7C:a  
;}PL/L$L6;  
@rdC/=Y[  
6. 参数：非球面透镜 9(I4x]`  
PQs9@]w[  
]zm6;/S  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 l%:_#1?isf  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 qy]-YJ
Z  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 BxG;vS3>*e  
4q~E\l|.5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 lDA%M3(p  
?:2Xh/8-  
.KD0
7  
Yk5kC0B  
XU54sk
N  
7. 结果：非球面透镜 R3<+z  
*5NffiA}-  
&V;a:  
 生成期望的高帽光束形状。 n-Xj>  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Z~R i%XG  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Nf~<xK  
 e?7paJ  
"&ks83  
E0|aI4S4  
BCj&z{5"7e  
8. 总结 (1o^Dn3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;Cy@TzO/|  
Mc6y'w  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 v3NaX.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tEUmED0FY  
hG67%T'}A  
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。 Y `{U45  
O<hHo]jLF  
扩展阅读 y\[=#g1(@  
Yc$|"to  
扩展阅读 |bk*Lgkzw  
 开始视频 'tbb"M
Ei4  
-     光路图介绍 RD4)NN6y5}  
 该应用示例相关文件： A"'MRYT`  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 \x!>5Z Y  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 NR*SEbUU*  
q2Kn3{  
"Wm~\)t(  
QQ：2987619807 =6sXZ"_Tw