[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) D1>*ml  
应用示例简述 7yg{0a  
1. 系统细节 ,mCf{V]#  
 光源 V#b*:E.cA  
— 高斯激光束 \j)c?1*$  
 组件 g]44|9x(W  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ZT/
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 buzpmRoN)  
 探测器 *1b0IQ$g  
— 视觉感知的仿真 =M@)qy  
— 高帽，转换效率，信噪比 <)O#Y76s  
 建模/设计 mqJD+ K  
— 场追迹： Xu_1r8-|=b  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 5"U5^6:T  
}>y~P~`S:  
2. 系统说明 J'=s25OWU  
MMaS  
]CS N7Q+l  
gV':Xe  
3. 建模&设计结果 5B8/"G  
;2fzA<RkK  
不同真实傅里叶透镜的结果： L!/{Z  
$ <[r3  
"k [$euV  
32J/   
4. 总结 g.:ZMV  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S$wC{7?f  
^Vh^Z)gGi  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &2@Rc?!6_P  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 l&] %APL  
Q(1R=4?.Z  
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。 F!C<^q~!  
5>1c4u`x  
应用示例详细内容 6,~ %  
g;o5m}  
系统参数 PDgZb  
4T)`%Oo<}  
1. 该应用实例的内容 DBvozTsF~  
$'*{&/
@  
^eRbp?H*T  
2Z^p)  

XNvl
x4  
2. 仿真任务 \Z~@/OVc
  
\!>qtFT  
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。 3v#F0s|  
iY sQ:3s  
3. 参数：准直输入光源 3dtL[aV
wY  
5wvh @Sc\  
!14v Ovj4{  
l0',B*og  
4. 参数：SLM透射函数 @2$Uk!  
a[!:`o1U  
K"Irg.  
5. 由理想系统到实际系统 <1~_nt~(*  
X1u\si%.4S  
`v/p4/  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Y|-&=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 e5n"(s"G*[  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 v]q"{c/  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 J}@.f-W\j  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 jR3
mV  
-gb@BIV#  
YcSPU(  
9I1i(0q  
x+Ly,9nc$  
应用示例详细内容 #K>Ue>hx  
H5gcP11r  
仿真&结果 R&/"?&pfa  
O`>u70  
1. VirtualLab中SLM的仿真 X4bZ4U*  
1:I _;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)。 '?mky,:HT  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [F27i#'I]  
 为优化计算加入一个旋转平面 ^NxKA'oWQ  
0SZ:C(]  
Z+FhI^  
\
tU[,3  
2. 参数：双凸球面透镜 "@xL9[d  
9.Sv"=5gz  
yW}x  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >+[{m<Eq  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Nqj5,9*c  
 参数是对应波长532nm。 EhOB+Mc1  
 透镜材料N-BK7。 clT[?
8*  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 #\LYo{op/.  
Ht~YSQ~:y  
t0ZaIE   
]vCs9*
|B  
)Y=ti~?M(  
+DSZ(Zb4qY  
3. 结果：双凸球面透镜 3e;ux6  
(%]M a  
[5P1 pkZ  
 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。 xZMAX}8v  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -wnBdL  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 X/S%0AwZ  
x{VUl  
rWuqlx#  
zgSv -h+f  
2&<&q J  
4. 参数：优化球面透镜 - SCFWc  
DPlmrN9@=  
<'P+2(Oi  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 s#(<zBZ9p#  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 >% E=l  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 t)l^$j!h@  
 透镜材料同样为N-BK7。 kE{-h'xADD  
pxQh;w  
v<]$,V]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G>+iisb%  
d((,R@N'  
4~0@(3  
S\A9r!
2  
5. 结果：优化的球面透镜 'u%SI]*;>  
dYp} R>+  
8wzQr2:  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Y:5Gp8Vi  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ju/#V}N  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )s8{|)-  
{mB &xz:b  
DcNwtts  
.:TSdusr~  
6. 参数：非球面透镜 2NWQiSz  
!4fT<V(  
I!g+K  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 MZ<BCRB  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 PWN$x`h g[  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 2!6
-+]tC  
6w$p
L(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8FT@
TUFb  
0/b3]{skK  
_n!W4zwi  
C +S>;1  
MVe4[<  
7. 结果：非球面透镜 jH]?vpP  
xayd_RB9  
oJor ]QYK  
 生成期望的高帽光束形状。 A!aki}aT~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 aumM\rY  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 1H7bPl|  
%9`\7h7K  
(p}N cn.  
xw~&OF&  
@"B
kLF
 
8. 总结 jR mo9Bb2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [|oOP$u  
~#9(Q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 eRvnN>L  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HmVp
xD+  
\PgMMc4'  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 +>o} R?xj  
iKe68kx  
扩展阅读 %&S :W%qm?  
0z=^_Fb  
扩展阅读 `>skcvkm  
 开始视频 tJZ3
P@ L  
-     光路图介绍 ./E<v  
 该应用示例相关文件： 5jK9cF$>  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ?M@ff0  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Nd61ns(N  
e:zuP.R  
x_BnWFP  
QQ：2987619807 Id40yER