[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) jaQH1^~l/-  
应用示例简述 CEBa,hp@  
1. 系统细节 a" L9jrVrw  
 光源 R#W=*cN  
— 高斯激光束 [=^Wj`;  
 组件 pL2{zW`FDh  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 BR:Mcc  
— 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 U,Fyi6{~  
 探测器 NJg )S2]7  
— 视觉感知的仿真 %m-U:H.Vp  
— 高帽，转换效率，信噪比 v4,Dt  
 建模/设计 /z: mi  
— 场追迹： YRU95K[  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 aAgQ^LY  
?$VkMu$2k  
2. 系统说明 m"wP]OQH*+  
!i\ gCLg2_  
VPb8dv(a3  
Yw_!40`  
3. 建模&设计结果 x7/";L>  
W"&,=wvg2  
不同真实傅里叶透镜的结果： LX#gc.c  
t$rla_rbY  
o_03Io ~Bf  
rl]K:8*  
4. 总结 \;JZt[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S1U[{R?,  
mp z3o\n  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 q`UaJ_7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 KtHkLYOCG  
N! I$Qtr,  
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。 ;3o7>yEv  
.aR9ulS  
应用示例详细内容 hw=~%f;  
/O~Np|~v  
系统参数 ~ 7<M6F  
A#Y:VavQ?  
1. 该应用实例的内容  s;-AZr)  
LL==2KNUo  
fElFyO
o+  
YL
uf2ja}X  
9*r^1PRc  
2. 仿真任务 lSc=c-iOv  
l z-I[*bA  
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。 zE~Xxp  
x_r*<?OZ  
3. 参数：准直输入光源 I5 qrHBJ >  
h}kJ,n  
mhB2l/  
h J0U-m  
4. 参数：SLM透射函数 $m A2AI  
2f620  
YrV@k*O*  
5. 由理想系统到实际系统 na"!"C s3  
'gHg&E9E&  
pTXF^:8  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 J_?v=dW`  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 B9Hib1<8  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 );kD0FO1|  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 MdmN7>  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 SZ}=~yoD(  
V:vqt@  
DTSf[zP/  
{Wu[e,p  
Q<gUu^rq  
应用示例详细内容 ambr}+}  
)]s<Czm%  
仿真&结果 1GK>&;  
&} { #g  
1. VirtualLab中SLM的仿真 =E<H_cUS  
kw E2V+2  
 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)。 PjH'5Y  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 9\c]I0)3p  
 为优化计算加入一个旋转平面 lRb>W31"  
1GqSY|FSGp  
gn&Zt}@[  
@`dlhz  
2. 参数：双凸球面透镜 ;S '?l
0  
gu+zfvkcY  
m uy^>2p  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 I7~) q`  
 由于对称形状，前后焦距一致。 b $JS|  
 参数是对应波长532nm。 WTJ{M$  
 透镜材料N-BK7。 X%3?sH  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 8'%m
!  
GEA1y^b6"  
D}LM(s3li7  
se`Eez}  
n:P:im?,y*  
-0x Q'1I  
3. 结果：双凸球面透镜 DA.k8M  
+{RTz)e?*  
".N+nM~  
 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。 ,
w3-*z  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 "~^0  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 YO$D-  
X;N?L%Pp  
<r.QS[:h  
S#?2E8  
3h d30o  
4. 参数：优化球面透镜 sQac%.H;`U  
FK593z  
N)GHQlgH  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ao"2kqa)r  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 U/^#nU.,  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。
rpK&OR/  
 透镜材料同样为N-BK7。 ; Byt'S  
c|;n)as9(%  
0B7G:X0  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 L_RVHvA=M/  
CV.|~K0O  
oDMPYkpTu  
^`'\eEa  
5. 结果：优化的球面透镜 %DYh<U4N  
VMRfDaO9  
Y=O+d\_W  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Syy{ ^Ae}  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 6]Hwr_/tk  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $Gv@lZ@=  
{zvaZY|K"  
}7[]d7  
"TZY)\{L  
6. 参数：非球面透镜 CTRUr"  
g"1V]  
G?'^"ae"Z  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 0Eb4wupo  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 s@@Km1w  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 N*}soMPV^.  
L)J1yw  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !6%?VJB|b  
QQ.?A(U7  
p%>sc  
FL^ _)`  
KtL?,zi  
7. 结果：非球面透镜 tr[}F7n9  
R+Hu?Dv&F  
f?Zjd&|Ch  
 生成期望的高帽光束形状。 x?{UWh%  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 N7_eLhPt*8  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 $qQYxx@  
RTcxZ/\"#  
Y:ly x-lj  
|6JKB'  
.
cHgYHa  
8. 总结 eyDV911  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ["EXSptB  
w5HIR/kP  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 $:F+Nf 8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 BqNeY<zB*  
MF4(  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 V2Vr7v=Y"  
KUUA>'=  
扩展阅读 **hQb$  
*=!e,  
扩展阅读 \dtiv&x  
 开始视频 \Mg_Q$  
-     光路图介绍 8~C_ng-wn  
 该应用示例相关文件： H~+A6g]T  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 1P!)4W  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 z3+@[I$  
>9&31wA_  
6WY/[TC-  
QQ：2987619807 f$xXR$mjf