[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) H~Xi;[{7  
应用示例简述 P:eY>~m<;  
1. 系统细节 f02<u  
 光源 U p=J&^.  
— 高斯激光束 dMK|l   
 组件 rvgArFf}]  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 JL5 )  
— 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 %SaC[9=?  
 探测器 OSY$qL2  
— 视觉感知的仿真 pTT7#b(t  
— 高帽，转换效率，信噪比 fjVGps$j  
 建模/设计 hK5BOq!y  
— 场追迹： iG()"^G  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 uH!uSB2  
DgQw`D)+  
2. 系统说明 #EQwl6  
"xe %  IS  
KAVe~j"  
];P$w.0  
3. 建模&设计结果 Nj4=  
M S$^m2  
不同真实傅里叶透镜的结果： }S
pjB  
SIQ7oxS4  
iOXxxP%#  
CV&+^_j'k  
4. 总结 8@pY:AY  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v[~e=^IIsl  
0%$E^`  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 E_ #MQ;n  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }i0(^"SoXZ  
lMoi5q  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 <mN.6@*{  
{=};<;_F  
应用示例详细内容 \ t4:(Jp 3  
Z7>pz:,  
系统参数 ?"-%>y@w  
,kS3Ioj  
1. 该应用实例的内容 U\dq Mp#Wy  
YL*yiZ9  
Jm0o[4  
O1!hSu&  
Jse;@K5y  
2. 仿真任务 /=4 m4  
]
'+PJdA  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 _nW{Q-nh  
=qG%h5]n  
3. 参数：准直输入光源 %N``EnF2  
lAYyxG#  
|Rk9W  
g+'=#NS}  
4. 参数：SLM透射函数 za$v I?ux  
!Q(xA,p  
CRXIVver  
5. 由理想系统到实际系统 N<XS-XB,  
zb<YYJ]  
LcL|'S)  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 e\o>(is  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 zX=K2tH  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 +Wgp~$o4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Z|l/6L8  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 e0rh~@E  
NHI(}Ea|]  
H$G`e'`OZ  
vxN,oa{hf  
x$p_mWC  
应用示例详细内容 Rb!V{jQ  
S:b-+w|*  
仿真&结果 V!^5#A<  
1dsMmD[O  
1. VirtualLab中SLM的仿真 |t<Uh,Bt  
C|or2  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 j_w"HiNBA  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 _6O\*|'6  
 为优化计算加入一个旋转平面 c_p7vvI&c0  
1^R
[kaY  
A!x
x#+M  
[yFf(>B  
2. 参数：双凸球面透镜 Nj~3FL  
kx3?'=0;5  
3y9R1/!  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 g$CWGB*%lm  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :9c[J$R4  
 参数是对应波长532nm。 X
Xwe/>J  
 透镜材料N-BK7。 o'#ow(X  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 CN(}0/  
Uxll<z,  
G&7!3u  
ON()2@Y4  
9?x
D"Z   
d<,'9/a>  
3. 结果：双凸球面透镜 m@
A?'gD  
PP1?UT=]  
1\XR6q:2  
 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。 
MjjN  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0UbY0sYo  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 h!yI(cY  
qL;T^ljP  
Y<vHL<G  
)fGIe rS  
{D>@ZC  
4. 参数：优化球面透镜 :_
0"t-  
|L}1@0i  
q
cWY8sYf  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ZYMacTeJjg  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 v-utDQT3  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 wR(>'?  
 透镜材料同样为N-BK7。 Zb? u'Vm=u  
@)^|U"  
AP:(/@K|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 / %
9DO  
6\BZyry3*  
C2a2K={  
K6BP~@H_D  
5. 结果：优化的球面透镜 (gQr?K  
1x'H#  

-u n
K;  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 n)bbEXO  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9!>Ks8'.d  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。  WBd$#V3  
y$Rh$eK  
8N,mp>~  
K'@lXA:  
6. 参数：非球面透镜 Acl?w
}Y  
ZR[6-  
#-<n@qNg[  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。
CTP!{<ii  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 UzKB"Q  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 QNcbl8@  
:|z.F+-/
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 x^XP<R{D  
tupAU$h?!  
7W]0bJK+E  
oa"_5kn,  
hf1h*x^J  
7. 结果：非球面透镜 VEGp!~D  
v1aE[Q  
']__V[  
 生成期望的高帽光束形状。 :< *xG&  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 6$5?%ZLJ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 nYE''g+x  
,T;T%/ S  
zPyN2|iFah  
M/5+AsT  
\T:*tgU  
8. 总结 z0-[ RGg  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 MD+e!A#o  
O
BEHUJ5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 gnWEsA\!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 r=4vN=:  
ph~d%/^jI  
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。 *Me&>"N"  
@;b @O _  
扩展阅读 LKsK!
X  
jG^f_w  
扩展阅读 F['%?+<3  
 开始视频 ur| vh5  
-     光路图介绍 H9Dw#.em  
 该应用示例相关文件： [;LP6n7v  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 /1z3Q_M  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 T%TfkQ__d  
h~-cnAMt  
,(v=ZeI  
QQ：2987619807 go!jx6~;x