[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) Dt}rR[yJ  
应用示例简述 3R$Z[D-  
1. 系统细节 z?]G3$i(  
 光源 ro~+j}*  
— 高斯激光束 2tQ`/!m>v$  
 组件 Jf;?XP]z  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 R W/z1  
— 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  ZI>km?w  
 探测器 JCniN";r[  
— 视觉感知的仿真 ~aK?cP  
— 高帽，转换效率，信噪比 ~.g3ukt  
 建模/设计 B9dt=j3j2  
— 场追迹： [5d2D,)  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 clO,}Ph>  
J>vMo@  
2. 系统说明 *?p|F&J  
4Ft1@  
?=Pd  
6=GZLpv  
3. 建模&设计结果 j7QX,_Q  
vG41Ck1  
不同真实傅里叶透镜的结果： (=x"Y{%  
/
+K?  
},$0&/>ft  
(]2H7X:b  
4. 总结 >pL2*O^{9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 p*QKK@C  
dI'SwnR  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 CB\{!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }ut]\]b  
7*o*6,/  
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。 &]6)
LFm  
{}~:&.D  
应用示例详细内容 o89( h!  
qQ[b VD\*  
系统参数 V<Z'
(UI  
dtStTT  
1. 该应用实例的内容 Ut@RGg+f8  
(?)7)5H  
y^>Q/H\  
j V3)2C}  
-Yi,_#3{  
2. 仿真任务 zt24qTKL  
#Il_J\#  
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。 vT^Sk;E  
dhPKHrS  
3. 参数：准直输入光源 EV M7Q>  
gJN0!N'  
Q[n\R@  
:Sg&0Wj+#j  
4. 参数：SLM透射函数 AEirj /  
SUCUP<G  
eP1nUy=T  
5. 由理想系统到实际系统 F?+3%>/A@  
sfT+i;p  
M5L{*>4|6  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 4Aes#{R3v  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^y.nDs%ZT7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 M+>`sj  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 )>\}~s  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4p`XG1Pt  
.\Fss(Zn  
g:ErZ;[  
'vV$]/wBF  
QWnndI_4p  
应用示例详细内容 G#`\(N
W  
#^#Kcg  
仿真&结果 `|O yRU"EK  
>cMd\%^t  
1. VirtualLab中SLM的仿真 c~,23wP1  
AnsjmR:Jv  
 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)。 Fqq6^um  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 |k 2"_  
 为优化计算加入一个旋转平面 }-p[V$:S  
%y[1H5)3<  
NUJ~YWO;  
'!h/B;*(  
2. 参数：双凸球面透镜 8ovM\9qT  
!cW[G/W8  
v5ur&egVs  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 /TQ}} YVw  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :PYtR  
 参数是对应波长532nm。 oP?YA-#nc  
 透镜材料N-BK7。 R0Ue0pF7  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 m*0,s  
kYwb -;  
b4 #R!  
8y';\(;  
`b5 @}',  
A1Y7
;-D  
3. 结果：双凸球面透镜 34|a\b}  
,8G{]X)  
SjEAuRDvUz  
 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。 "VxWj}+]  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 !LM<:kf.|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 :6kj
EI  
4\5uY  
eLD?jTi'  
.ae O}^  
(n{wg(R  
4. 参数：优化球面透镜 *!e(A ]&  
q~K(]Ya/  
9 t n!t  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 iX{G]< n  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ~3h-jK?
 
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 hPhZUL%  
 透镜材料同样为N-BK7。 qa >Ay|92e  
=ziwxIo6  
=4!nFi  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Wo$%9!W  
cp Ear  
oT
95^y\9  
\[2lvft!  
5. 结果：优化的球面透镜 wmr-}Y!9u%  
*~$~yM/~3U  
xgsjm))  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 7\ SUr9[  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2 -!L _W(  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 *v%rMU7,  
M.}7pJ7f  
c8 K3.&P6  
{4 >mc'dv  
6. 参数：非球面透镜 TB6m0qX(  
X*oMFQgP  
s=I'e/"7  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ;)0w:Zn/[  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。
6X g]/FD  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 wt}9B[  
g\A y`.s  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0\{BWNK  
w]j+9-._  
&.i^dO^}  
v]:=K-1n  
72oWhX=M%  
7. 结果：非球面透镜 rPzQ8<  
o;F" {RZ  
H/F+X?t$0  
 生成期望的高帽光束形状。 +~Cy$MCX  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 U$&hZ_A  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 J<j&;:IRd  
zRl~^~sY  
/BKe+]dS*  
n;XW
MY  
*mG`_9  
8. 总结 VU|dV\>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {C*\O)Gep  
(n( fI 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。 92W&x'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 aiCFH_H4;L  
V% TH7@y  
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。 R/b4NGW@  
)bOBQbj  
扩展阅读 [jx0-3s:X  
"T/>d%O1b  
扩展阅读 $.6K!x{(  
 开始视频 "+"{+k5t  
-     光路图介绍 `A%^UCd  
 该应用示例相关文件： =#5D(0Ab  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 {Ng
oYl  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 -!qu"A:  
z(RL<N%  
iSK+GQ~  
QQ：2987619807 I lR\  #