[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) 7
,7-E&d  
应用示例简述 ;6AanwR6  
1. 系统细节 e]DuV)k&  
 光源 )1, U~+JFU  
— 高斯激光束 qLWM,[Og  
 组件 64LAZEQX  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 {baG2Fe1`b  
— 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 _MLbJ  
 探测器 Ls6C*<8  
— 视觉感知的仿真 tTE]j-uT  
— 高帽，转换效率，信噪比 M'|?*aNK  
 建模/设计 |A,<m#C  
— 场追迹： d\-v+'d*+  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 VKMgcfbHr/  
GFTOP%Tgl  
2. 系统说明 qe2@bG%2+F  
*)D$w_06S  
FFq8LM8  
0`KR8# A@  
3. 建模&设计结果 d.xT8l}sS  
7Q0vwKC8>  
不同真实傅里叶透镜的结果： 3-v&ktD&N'  
1A}#j  
Bg.  
8DGPA  
4. 总结 ":!1gC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 u9u'!hAGH  
Nh[H[1"J  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~c`%k>$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Av>xgfX  
rH$M6S  
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。 I3;03X<2  
Ejt?B')aB5  
应用示例详细内容 S{jm4LZ  
'l $ViNq;  
系统参数 $EG9V++b3  
WP5Vev9*+  
1. 该应用实例的内容 aNUMF  
5;@2SY7,  
ijACfl{!:t  
hdDL92JVg  
kgP6'`}E[  
2. 仿真任务 d]vom@iI  
)nlFyWXh.  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 #H;1)G(/  
i hcSSUm  
3. 参数：准直输入光源 !>\g[C  
%$'Z"njO&  
4ufT-&m};s  
#_Z)2ESX  
4. 参数：SLM透射函数 c)Ne/E{!0  
!.{"Ttn;s  
R
>hL.+l.  
5. 由理想系统到实际系统 yG2rAG_G&  
-_BX\iP{  
VE))`?  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Ui'*$W]v  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 C:.>*;?7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 MIY`"h0*  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >{[  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 v >cPr(  
%wco)2  
'.]<lh!  
pP%9MSCi  
y ~Fi  
应用示例详细内容 vi]cl=S  
qwq5yt?  
仿真&结果 M'JCT'(X  
yCwe:58  
1. VirtualLab中SLM的仿真 O-!Q~;3][  
[e o=  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 K"zRj L+  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 kAs=5_?I  
 为优化计算加入一个旋转平面 O
*yA50Cn  
0|ekwTx.  
0xH&^Ia1B  
vCUbbQz  
2. 参数：双凸球面透镜 y?Pw6;e.  
XB]>Z)  
dEkAUH  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tBVtIOm9  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [#%@,C  
 参数是对应波长532nm。 vlFq-W!  
 透镜材料N-BK7。 "JE->iD  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +&G]\WX<  
<{i1/"k?X  
H.[nr:  
{s{+MbD  
"q KVGd  
JvkTfTE7  
3. 结果：双凸球面透镜 :i|Bz6Ht4  
n<1*cL:8B  
)Myx(w"S  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 q2/kegAT  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 qMw_`dC  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 _na/&J6  
(gIFuOGi>  
iUs_)1  
Vi>P =i  
O;|jLf_If  
4. 参数：优化球面透镜 DB}v..  
aq\Fh7  
(\nEU! Y  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ab`9MJc;  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 WJk3*$=  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 n@6vCdk.  
 透镜材料同样为N-BK7。 u8gqWsvruM  
s>%.bAxc  
@d:GtAW  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Zu4au<  
@$nh6l>i  
^^< C9  
w`v`aw]  
5. 结果：优化的球面透镜 FAX[|p  
y}?PyPz  
4*inN~cU  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 C-g,uARX(r  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Ai)>ot  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 wd3OuDrU  
,3!TyQ\m'  
nw#AKtd@x  
9_8\xLk  
6. 参数：非球面透镜 Q pIec\a+  
=uEpeL~d;+  
ryqu2>(   
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 1/i1o nu}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 &[SFl{fx>-  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;+bF4r@:+  
zF|c3ap  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 s3 fQGbU  
aX*9T8H/  
.jiJgUa7  
f'*/IG  
w`fbUh6/  
7. 结果：非球面透镜 d[ _@l  
:*^aSPlV  
";7/8(LBZ  
 生成期望的高帽光束形状。 r4<As`&  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 FA := )  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 \En"=)A  
u,{R,hTDS  
j\zlp  
j"fx|6l)  
q*tGlM@R?  
8. 总结 {:3:GdM6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 U| ?68B3  
!%$,S=_F  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?\(qA+iP0  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 s {^wr6B  
E" >`  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 GB"Orm.  
\)6bLB!  
扩展阅读 `)4v Q+A>  
+H*6:  
扩展阅读 _l1"X^Aa  
 开始视频 =f [/Pv  
-     光路图介绍 s:_a.4&Y  
 该应用示例相关文件： G e5Yz.Qv  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 9 W|'~r  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 J*Ie# :J]  
iOSt=-p  
d R=0K  
QQ：2987619807 &328pOT4