[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) :Ls36E8f=  
应用示例简述 pGFocw  
1. 系统细节 {)y4Qp  
 光源 lDpi1]2  
— 高斯激光束 7Av]f3Zr  
 组件 \,Ndg*qC  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ]'G7(Y\)f  
— 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 '3Ri/V,  
 探测器 jt3SA [cy  
— 视觉感知的仿真 Nm~#$orI|  
— 高帽，转换效率，信噪比 r$7rYxFR  
 建模/设计 U]acm\^Z  
— 场追迹： cMg/T.O  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 j;3o9!.s:  
YV msWuF  
2. 系统说明 (tgaH,G  
V*aTDU%-.  
m";gD[m  
4Y!v$r  
3. 建模&设计结果 UXP;
'  
cMv3` $  
不同真实傅里叶透镜的结果： -AE/,@\P  
Ir'f((8:  
-}J8|gwwp  
eG v"&kr  
4. 总结 H]e 2d|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;vitg"Zh>  
X&IY(CX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 S&*pR3,u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 g6V*w
jC  
N[-)c,O  
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。 <Va>5R_
d<  
\K6J{;#L  
应用示例详细内容 w(D9'  
J^:~#`8  
系统参数 c'2ra/?k  
V'.|IuN  
1. 该应用实例的内容 MF`'r#@:wa  
ooQ(bF  

>=H8>X  
H<;j&\$q  
bRp[N  
2. 仿真任务 m!_ghD{5h  
Xhi?b|  
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。 vknFtpx  
,whNh  
3. 参数：准直输入光源 *$VurqLn  
M6iKl  
9:o3JGHSc  
GHY>DrXO1u  
4. 参数：SLM透射函数 =&b[V"  
=HHg:"  

Q_.Fw\l$`  
5. 由理想系统到实际系统 _3a 5/IZ  
@{uc  
5ov%(QI  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 <Tf;p8#  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 qS al~  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 lQ"i]};<D  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 v=VmiB
q[  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ?W_U{=anl  
A]$+ `uS\  
T*yveo&j  
Kf#!IY][  
GwBQ pNjy  
应用示例详细内容 \<**SSN  
S!_?# ^t  
仿真&结果 [[Z>(d$8  
46Nf|~
 
1. VirtualLab中SLM的仿真 #LJ-IDuF!  
VWt'Kx"  
 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)。 BtChG] N|  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 J-F_XKqH  
 为优化计算加入一个旋转平面 ;0}2@Q2@ZK  
u,:`5*al{  
VhgEG(Ud  

uW=NH;u  
2. 参数：双凸球面透镜 o[hP&9>q  
R"`{E,yj  
(}1f]$V  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &tCtCk%{j  
 由于对称形状，前后焦距一致。 yXg1N N  
 参数是对应波长532nm。 rJp6d:M  
 透镜材料N-BK7。 2j1v.%  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ]xEE7H]\h  
F*VMS  
ZGhoV#T@  
#%b()I_([  
^]&{"!  
yX3H&F
6  
3. 结果：双凸球面透镜 kTWg31]~  
c0q)  
@H0%N
53nE  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 PRC)GP&q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 gecT*^  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 LoE(W|nj  
1Z8Oh_DC  
OB^?cA>  
tkqBCKpDa  
a9zph2o-  
4. 参数：优化球面透镜 E(kpK5h{  
GY]6#
>D#7  
% 3-\3qx*  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 R+VLoz*J6  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 a<jE25t  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 vr;Br-8  
 透镜材料同样为N-BK7。 IPi<sE  
kah3Uhr~  
XqS*;Zj0  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )-
KE4/G  
*M<BPxh0w]  
qbq<O %g=  
a& aPBv1  
5. 结果：优化的球面透镜 [j]J_S9jJ  
iz>y u[|  
y{Y+2}Dv/  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 J:Y|O-S!  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 .4re0:V  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \*!%YTZ~  
s8Ry}{  
C=aj&  
 Am%a4{b  
6. 参数：非球面透镜 %iL@:'?K  
<C"N X  
ca3BJWY}J  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 dwbY"t[9  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 }42qMOi#w1  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 <ivqe"m  
n
 vpPmc  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |k
.M+  
b}&7~4zw  
K1/gJ9+(\  
K*U=;*p)  
`Ivw`}L  
7. 结果：非球面透镜 /z)3gsF  
>+jbMAYSq  
Fr3d#kVR  
 生成期望的高帽光束形状。 oz0n$`O$/  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 RJ}yf|d-C  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :7Z\3_D/  
k CW!m  
^o
6)[_L  
iPY vePQ  
9
p\Hx#^  
8. 总结 yEpN,A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Pm#x?1rAj  
(\mulj  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ih-3t*L  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2^^'t6@  
bg1"v a#2  
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。 <qq'h  
o(d_uJOB  
扩展阅读 ?dKa;0\  
aEEz4,x_  
扩展阅读 `gt&Y-  
 开始视频 qaMZfA  
-     光路图介绍 ~ACP%QM=  
 该应用示例相关文件： tFvgvx\:  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _/jUs_W  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ?zhI=1ED%  
z>mZT.  
*qO]v9 j  
QQ：2987619807 o,CA;_