[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) 'XJqh|G  
应用示例简述 *iX PG9XZ  
1. 系统细节 n\ 'PNB  
 光源 n'To:  
— 高斯激光束 &w!(.uDO  
 组件 R ;k1(p  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 2c*w{\X  
— 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 6E@TcN~,!  
 探测器 R XN0v@V  
— 视觉感知的仿真 buldA5*!o  
— 高帽，转换效率，信噪比 :F8h}\a*  
 建模/设计 '4Drs}j5  
— 场追迹： G%A!yV  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 frokl5L@  
`]`S"W7&  
2. 系统说明 r^7eK
)XA_  
D&o~4Qvc]  
U5 ia|V  
9Y:Iha`$w  
3. 建模&设计结果 Avww@$  
$D='NzE/  
不同真实傅里叶透镜的结果： -x{@D{Q%  
X2|&\G9c  
w5 #;Lm  
-lqD
  
4. 总结 5dX /<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 EfB.K}b^  
:qc?FQ ;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 XRmE  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 <(t{C8>g%  
6u'E}hAx|  
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。 ]eUD3WUe>q  
OI_Px3) y  
应用示例详细内容 N\"Hf=Y(~  
*JRM(V+IEv  
系统参数 b0sj0w/  
:-_"[:t 5Z  
1. 该应用实例的内容 O]Ey@7 &  
6?ky~C
V  
_?]W%R|  
@QMU$]&i]  
l_s#7.9$  
2. 仿真任务 v^J']p  
d/3bE*gr  
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。 xS(VgP&YGO  
 9mW   
3. 参数：准直输入光源 {Mb2X^@7  
<Mndr8 H  
%ikPz~(  
JqUft=p5  
4. 参数：SLM透射函数 j115:f  
qm<-(Qc(W  
e7y,zcbv  
5. 由理想系统到实际系统 >;]S+^dXY  
*kTj,&x[  
.+mP#<mAg  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 1g,Of
r  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 6B]i}nFH{+  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 beBv|kI4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Y3#8]Z_"}O  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 aeVd.`lxM  
}~Do0XUH  
uGn BlR$}  
b'C#]DorE  
~]24">VZf  
应用示例详细内容 f*:N*cC  
L{GlDoFk  
仿真&结果 /3.;sS]B  
A>,kmU5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 P'SGt  
AHMvh 7O?  
 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)。 mq}UUk@  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0eKLp8;Lh
 
 为优化计算加入一个旋转平面 U\W$^r,  
G0kF[8Am  
Q,:h`%V  
;pS+S0U   
2. 参数：双凸球面透镜 G({5LjgW  
m;nH v  
t\]kVo)  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 W4qnXD1n  
 由于对称形状，前后焦距一致。 fLeHn,*,"  
 参数是对应波长532nm。 1;+77<  
 透镜材料N-BK7。 .76Z  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 iaQfxQP1w%  
`
gF]  
V6+:g=@U-l  
E:O/=cT  
R6`mmJ+'  
V3T.EW  
3. 结果：双凸球面透镜 l: kW|  
5z_Kkf?o  
1
NG[   
 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。 =(~*8
hJ  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ,Y#f0  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。  fOKAy'  
S;/pm$?/  
foBF]7Bz?  
[,;O$j}  
oLtzPC  
4. 参数：优化球面透镜 YE:5'@Z  
9.,IqnP  
bdvpH DA  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ,&s"f4Mft  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 r
[^O 7  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 t8;nP[`  
 透镜材料同样为N-BK7。 82V;J 8T?  
ILiOEwHS7F  
-<AGCiLz  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 . Y$xNLoP[  
{d0 rUHP  
i5_l
//]  
h#dfhcU>  
5. 结果：优化的球面透镜 6OJhF7\0&  
c
/=\YeR  
sk_xQo#Y 3  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ,1.Td=lY$  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Q \SSv;3_  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 b\kA  
pV!WZUfg  
loHMQKy@  
{lUaN0O:  
6. 参数：非球面透镜 [\%a7ji#
 
R:ecLbC  
t0?tXe.B  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 (dx~lMI  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ^; }Y ZBy  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 {qU;>;(  
)4hA Fy6l  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Okd.  ~  
?5^DQ|Hg ^  
TTWiwPo59  
,|;\)tT  
d+5v[x~'  
7. 结果：非球面透镜 'geN  dx  
_EP~PW#J  
E8t{[N6d  
 生成期望的高帽光束形状。 5^CWF|  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 B?e] Ht  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 W59xe&l  
l<(jm{q?u  
7j(gW  
E8wkqZN  
T[g(S0dz  
8. 总结 5d# 73)x$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !CY*
SGO  
Y:Jgr&*,z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <^W5UU#Pg  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 vIZFI  
0HQTe>!  
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。 7h:EU7  
u@`y/,PX  
扩展阅读 -q nOq[  
tWQ$`<h  
扩展阅读 .ezZ+@LI+#  
 开始视频 ZsYY)<n  
-     光路图介绍 Q)8I(*  
 该应用示例相关文件： G c,  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 u
?>8`]r  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 dl`{:ZR S  
N-Bw&hEZ  
^ ]+vtk  
QQ：2987619807 pwB>$7(_h