[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$#|s/  
应用示例简述 H`nd |  
1. 系统细节 -Yg?
@yt  
 光源 kd OIL2T  
— 高斯激光束 ^+}~"nvD  
 组件 4U*CfdZZ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 U nS|""  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ]RxWypA`  
 探测器 U
y<n7*H  
— 视觉感知的仿真 [6CWgQ%Ue  
— 高帽，转换效率，信噪比 0,wmEV!)  
 建模/设计 11B8 LX  
— 场追迹： Lj1>X2.gD  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 %=)%$n3=-M  
,p V3O`z  
2. 系统说明 Je~`{n  
i2Sh^\Xw  
{2LG$x-N%  
hw1J <Pl*  
3. 建模&设计结果 @@& ?,3  
Go !{T  
不同真实傅里叶透镜的结果： ~:N 1[  
mW1T4rR
'  
6SEq 2  
wRJ`RKJ-T  
4. 总结 pE6r7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 WQv`%%G2>  
O+=C8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~8EzK_c  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P9M. J^<  
Ph17(APt,Q  
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。 V82hk0*j  
AQ)J|i  
应用示例详细内容 }^azj>p5  
ddEV@2F  
系统参数 }Io5&ww:U  
[E0.4FLT!  
1. 该应用实例的内容 Dyh|F\T  
$spk.j  
tHFBLM  
R/kF,}^F  
*#j_nNM4  
2. 仿真任务 ddw^oU  
g5t`YcL  
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。 #NWS)^&1b  
vA*Q}]Ov  
3. 参数：准直输入光源 Y``]66\Fp  
g1&q6wCg|  
2{4f>,][  
FvDi4[F#  
4. 参数：SLM透射函数 "e
d A  
Sw`+4 4  
$t.M`:G  
5. 由理想系统到实际系统 Rg 5kFeS  
ITfz/d8  
/-Nq DRmJ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,=dc-%J  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 j5G=ZI86y  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 FBS]U$1  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `( _N9.>B  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =}2k+v-B  
4oN*J +"=+  
, nW)A/?}  
9S8V`aC  
yw*| HT  
应用示例详细内容 af|x(:!H  
URj2 evYW  
仿真&结果 uuYeXI;  
["15~9
  
1. VirtualLab中SLM的仿真 l]S%k&  
15M!erT  
 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 'YzCq;M  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ?4#wVzuzA  
 为优化计算加入一个旋转平面 bCV_jR+  
S%3&Y3S  
O T .bXr~  
~$m:j];  
2. 参数：双凸球面透镜 z~#d@c\  
;jFUtG  
}B&+KO)  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 #M|q}jA|  
 由于对称形状，前后焦距一致。 bkiMF$K,K  
 参数是对应波长532nm。 mLDuizWI  
 透镜材料N-BK7。 ?s[!JeUA  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 BB.120v&N  
b 4A1M  
[vOk=  
YB376/  
z4JhLef%  
k<y~n*{_  
3. 结果：双凸球面透镜 synueg  
x| r#  
dUkZ_<5''  
 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。 ),5A&qT*  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 AU<A\   
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Bs^p!4=  
NGmXF_kqN  
d)L,kzN  
hI,+J>  
7E;`1lh7  
4. 参数：优化球面透镜 |l:,EA_v|  
VlS`m,:{  
A\|:hzu+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 &0SgEUZr  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 W$:D#;jz`h  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 hHyB;(3~  
 透镜材料同样为N-BK7。 n,Q^M$mS0  
69N8COLB  
g:Fo7*i  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 LknV47vd  
SbH} cu8  
kg^5D3!2{Q  
<"nF`'olV  
5. 结果：优化的球面透镜 @*iT%p_L  
QsyM[;\j:  
L[MAc](me-  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 I36ClOG  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 :
b<<  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 nKe|xP  
G4wJv^6i9  
lQG;WVqW  
yXBWu=w3`O  
6. 参数：非球面透镜 2C#b-Y1~N  
r=<1*u  
wN:vI(C  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 PKYm{wO-  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 2D4c|R@+  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 "O8iO!:  
`/9&o;qM   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 pXK-,7-  
'-_tF3x  
&"clBRVg  
 4q\gFFV4  
G@rV9  
7. 结果：非球面透镜 q5~"8]Dls  
:xC1Ka%~  
Pl&x6\zL  
 生成期望的高帽光束形状。 o(g}eP,g}  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ogG:Ai)90  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 As(6E}{S  
z 9~|Su  
r_pZK(G%  
M)CQ|P  
lLN5***47J  
8. 总结 wQ '_, d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Z=^~]Mfa  
d%#5roR4<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9HZR%s[J  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7&1dr  
E<77Tj  
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。 B X Et]+Q  
/,JL \b  
扩展阅读 UGQHwz  
pW-aX)\DR  
扩展阅读 XF`?5G~~#  
 开始视频 nmClP  
-     光路图介绍 i:
x<Vi  
 该应用示例相关文件： 2xt$w%  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 }nMp.7b  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 DVw 04ay%  
7a4h7/  
D()tP  
QQ：2987619807 w %R=kY)o