[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) hLgX0QV  
应用示例简述 Ot`%5<E^  
1. 系统细节 iJOG"gI&  
 光源 zNrn|(Y%Y  
— 高斯激光束 (_@5V_U  
 组件 ?&eS}skL  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 JU^Y27  
— 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 n/Fxjf0W  
 探测器 #iv4L  
— 视觉感知的仿真 t`|Rn9-  
— 高帽，转换效率，信噪比 3?"gfw W  
 建模/设计 :'C?uk ?  
— 场追迹： UR_Ty59  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 .`+~mQ Wn  
wUr(i*  
2. 系统说明 z8}QXXa  
U= f9b]Y  
?;`GCE  
>W-xDzJry  
3. 建模&设计结果 !J#P'x0  
_[-MyUs  
不同真实傅里叶透镜的结果： ?#:']q  
ri59LYy=  
>
"<s7$g  
RS}_cm0  
4. 总结 !w%c=V]tV  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 KNQj U-A  
fcF|m5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Kn5C  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SUMfebW5  
Oi:
Hs  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 x  zF  
>\pF5a`  
应用示例详细内容 9M9Fif.  
2(3Q#3V  
系统参数 i_A
D3Jrs  
M$ieM[_T  
1. 该应用实例的内容 P
}gtJ;  
3-:^mRPJ  
Mpw]dYM  
W[)HFh(#  
T>| hID  
2. 仿真任务 ?87\_wL/j  
$+44US  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 %_Lz0L64k  
F1$XUos9  
3. 参数：准直输入光源 6-"tQ,AZ  
URm<Ji  
qG 20  
e> 9X  
4. 参数：SLM透射函数 CUpRtE8@[_  
t-C|x)J+  
|-\anby<  
5. 由理想系统到实际系统 U ^O4HJ  
C/N;4  
,D`jlY-1l  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ['\R4H!x  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Z|a*"@5_  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 [&&#~gz  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 iCiKr aW  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 |/l] ]+  
C7m/<  
WQVU 82b*  
ojBdUG\  
B:v_5e\f@  
应用示例详细内容 oO?+2pTQV  
@]
~.-(IMh  
仿真&结果 6%6dzZ  
,R-k]^O  
1. VirtualLab中SLM的仿真 `g1?Q4h  
#M w70@6  
 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)。 7oIHp_Zq  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 p{GO-gE@  
 为优化计算加入一个旋转平面 -;"A\2_y  
7)#JrpTj%  
;5\'PrE  
>ZPu$=[W  
2. 参数：双凸球面透镜 vYXhWqL~  
sxF2ku4A  
[vb#W!M&|  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 .0U[nt6  
 由于对称形状，前后焦距一致。 z@19gD#8  
 参数是对应波长532nm。 R7z @y o  
 透镜材料N-BK7。 1qn/*9W}=  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Lhg  
(Lz|o!>  
V[WZ#u-p  
5WfZd  
w0$+v/  
^5
~x*=_  
3. 结果：双凸球面透镜 8kU(>' ^_:  
=(TMcu$4`  
s@%>  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 `]GL3cIh:  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Y~^R^J  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -9+$z|K  
*tpS6{4=#7  
{y@8E>y5$  
N|)e {|k  
t6-fG/Kc  
4. 参数：优化球面透镜
e"sv_$*  
sEw ?349Bz  
}8"i~>>a  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 (?,jnnub  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ircL/:  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 IR2Qc6+{  
 透镜材料同样为N-BK7。 d?YSVmG  
$1s>efP-  
GYJ j$'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 YT[=o}jS  
tJtp1$h  
_RzoXn{1e  
G^L9[c= ,  
5. 结果：优化的球面透镜 oLlfqV,|L\  
JCZ&TK  
ca0vN^Ji  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 o^d|/;  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 W>{&" 5  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 r0&LjH&R  
dn42'(p@G  
Q-G8Fo%#,E  
2|RxowXZ"  
6. 参数：非球面透镜 T51oNO%^  
q]!FFi{w;  
5mudww`  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 _m a;b<I/<  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 K!>3`[:I"  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。  +
+8 Xi1  
8QKu  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m\ qR myO  
f<<$!]\  
p!T
ac%D+k  
ojj T  
Ew{N2  
7. 结果：非球面透镜 67Tu8I/r  
0&&P+adk  
l.}gWN9-  
 生成期望的高帽光束形状。 Fo ,8"m  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 d|UH AX  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 wt_ae|hv  
\0qFOjVj  
vj#m#1\f  
/<O9^hA|  
Fghan.F  
8. 总结 5*B'e{C  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 x<d ew  
`q\v~FT
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "4*QA0As  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Xh~oDnP  
dj6L
f  
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。 ZiH4s|  
7 X~JLvN  
扩展阅读 hSh^A5 /  
>Ij#+=  
扩展阅读 * _,yK-et  
 开始视频 2v*X^2+  
-     光路图介绍 [R~@#I P!  
 该应用示例相关文件： Fk`6 q
 
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 p1z^i(  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 lrMkp@f.  
GsqO^SV  
AZJ|.mV q  
QQ：2987619807 _B}QS"A