[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) 69u"/7X  
应用示例简述 [D%5Fh\0  
1. 系统细节 + %07J6  
 光源 2N:|BO>  
— 高斯激光束 }Qm: g  
 组件 P ||:?3IH  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 JA~v:ec  
— 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 ')>&:~  
 探测器 |\MgE.N  
— 视觉感知的仿真 P>3 ;M'KsO  
— 高帽，转换效率，信噪比 G\ht)7SGgf  
 建模/设计 ?ydqmj2[F  
— 场追迹： [q{[Avqf  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 u4a(AB>S  
Q4,!N(>D  
2. 系统说明 %0!!998  
"?UBW5nM#  
kKqb
:
  
-r5JP[0kP  
3. 建模&设计结果 U6@Hgi>  
hf~'EdU  
不同真实傅里叶透镜的结果： %Z=%E!*  
==\Qj{ 7`  
9c@."O`  
6eh\-+=  
4. 总结 _c4kj  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 RrGFGn{  
O+^l>+ZGj?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 E9IU,P6a  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Nf<mgOAT1  
%cl=n!T  
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。 M_wj>NXZ  
|99/?T-QW  
应用示例详细内容 N1 }#6YNw  
MM*B.y~TxZ  
系统参数 8(Ab NQ  
dyz)22{\!`  
1. 该应用实例的内容 zMf.  
M;\iL?,  
5HZt5="+  
/uM;g9 m  
|ZAR!u&0  
2. 仿真任务 b!7*bFTt  
kIlc$:K^  
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。 j<-#a^jb  

#MyR:V*a  
3. 参数：准直输入光源 +;P8QZK6  
;p!|E3o.  

+M"Fv9  
PYYK R  
4. 参数：SLM透射函数 gua +-##)  
O"$uw  
LK}Ih@f  
5. 由理想系统到实际系统 IezOa
l  
PtUea  
WPmH4L>T  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 0Y_?
r$M  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 .
K=r.tf~  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 fZqqU|tq  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。  jIMT&5k  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 &o$z[b  
X2? ^t]-N  
kPm{tc  
F~`Yh6v  
$?.0>0,<  
应用示例详细内容 LyaFWx  
:ub 4p4h*  
仿真&结果 0UJ%tPS  
b?p<y`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 KxZO.>,  
l
lCBqWn  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 vdn`PS'#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 xpJ6M<O{8  
 为优化计算加入一个旋转平面 \>T+\?M  
|a3v!va  
f4JmY1)@  
s#%$aQ|Fp  
2. 参数：双凸球面透镜 raWs6b4Q  
%V,2,NCd  
Q]9+-p(=  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 1G0U}-6RH  
 由于对称形状，前后焦距一致。 0pO{{F  
 参数是对应波长532nm。 Wchu-]  
 透镜材料N-BK7。 #H'j;=]:  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {t.5cX"[  
[Eeanl&x>  
vD=>AAvG  
k$u\\`i]oC  
L}E~CiL0n  
#Tz$ona
 
3. 结果：双凸球面透镜 V`/E$a1&  
ae1?8man  
-C]k
YQ  
 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。 O_9M /[<  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 [~3[Tu( C  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -/x=`S*  
n~1F[ *  
-8HK_eQn  
`-R-O@X|  
`D44I;e^1;  
4. 参数：优化球面透镜 rq>}] U  
/5Od:n  
}V:B,:  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 jGg,)~)Y  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 y:Wq;xEiDo  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 7Ei,L[{\i#  
 透镜材料同样为N-BK7。 0}'xoYv f  
;PS V3Zh  
oO0dN1/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Wq5}SM  
I7@|{L1|FB  
?z hw0  
?/M:  
5. 结果：优化的球面透镜 3V(]*\L  
*^ZJ&.  
*~D|M  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 >>cb0fH
5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 J?wCqA  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2 c 2lK  
Q9yIQ{>H[  
9QQiIi$74U  
~ u)}/  
6. 参数：非球面透镜 !^yH]v  
D6$*#D3U  
kB)u@`</mV  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %O69A$Q[m  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,QeJ;U  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 :F |ll?  
t3qPocYQ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 g<E[IR  
%,1xOl4l  
vGCvJ*4!  
afw`Heaa2(  
_o52#Q4   
7. 结果：非球面透镜 o2 ;  
*;&[q{hz  
AMw#_8Y  
 生成期望的高帽光束形状。 qj7}]T_  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 S-f .NC}:i  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 e=cb%  
#n7F7X  
qkM)zOZ^  
C09rgEB\B  
y+aKk6(_W  
8. 总结 UkTq0-N;2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S4_C8  
AoU
Pq  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 lR>p  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +a'LdEp  
83adnm  
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。 /h7u
E  
yPd6{% w  
扩展阅读 ]vflx^<?  
:#VdFMC<  
扩展阅读 ${h1(ec8  
 开始视频 |iA8aHFU  
-     光路图介绍 &7 K=  
 该应用示例相关文件： ri`;   
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 hh-a+] c0  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 L>Y3t1=  
2oF1do;  
yW)r`xpY  
QQ：2987619807 [v+5|twxpU