[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) u'T?e
+=  
应用示例简述 q"i]&dMr  
1. 系统细节 GuC 9h^[=M  
 光源 pQi|PQq  
— 高斯激光束 ${e5Ka  
 组件 BvS
!P8  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 E9\u^"GVO  
— 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 >d(:XP6J  
 探测器 sI6I5  
— 视觉感知的仿真 _jb&=f8  
— 高帽，转换效率，信噪比 -/:!AxIH  
 建模/设计 Y;"jsK{$  
— 场追迹： t?H sfN  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 d;nk>6<|  
L d{`k  
2. 系统说明 `CRF E5  
-"EPU]q  
hC4 M}(XM  
6rM{r>  
3. 建模&设计结果 \opcn\vW  
}`aT=_B  
不同真实傅里叶透镜的结果：
r4ljA@L  
Jn%Etz-  
T
$sm}=  
NHcA6y$Cz  
4. 总结 _>bk'V7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /9,y+"0SQz  
C`-CfZZ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 shEAr*u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 T7|=`~  
Cj=_WWo  
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。 FOhq&\nkU  
dsOt(yNo  
应用示例详细内容 %)Z,?DzZ  
+R7pdi  
系统参数 /Ny#+$cfk  
3a&HW JBSx  
1. 该应用实例的内容 T oT('  
T7-yZSw-m  
/l+"aKW 2  
Yr\quinLL  
d
)0|Q  
2. 仿真任务 I%b5a`7  
2.^CIJc  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 x|gYxZ  
2PSkLS&IM  
3. 参数：准直输入光源 O`I}Lg]~q  
~
pHuh#>  
f\r"7j  
G.$KP  
4. 参数：SLM透射函数 O0s,)8+z5D  
}=JSd@`_  
o+L[o_er  
5. 由理想系统到实际系统 ,L MN@G  
$$SJLV
  
omznSL  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 _pzYmQ  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 +_25E.>ml  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 #R7hk5/8n}  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。  FLZ9Rg  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ,Vl2U"   
Gm &jlN  
*
>HS>#S  
XB@i
{/6K  
R;fev 1mE  
应用示例详细内容 _v(5vx_ {  
(N/-blto  
仿真&结果 /q8B | (U  
!? H:?  
1. VirtualLab中SLM的仿真 -8vGvI>  
@BPQ >  
 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)。 K4o']{:U  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 VbTX;?  
 为优化计算加入一个旋转平面 ThkCKM  
_yF@k~ h  
um%s9  
5!pNo*QK  
2. 参数：双凸球面透镜 }gFa9M<  
nE?:nJ|%E  
TtnJ u*  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 j'Q0DF=GV  
 由于对称形状，前后焦距一致。 y~Yv^'Epf  
 参数是对应波长532nm。 s];0-65)  
 透镜材料N-BK7。 [mNum3e  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 kM@e_YtpY  
%Pl |3i  
\}%_FnP0ZU  
4^k8|#c  
1r*yYm'  
(kyRx+gA  
3. 结果：双凸球面透镜 /x]^Cqe  
|eg8F$WU  
XH0o8\.  
 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。 $=#Lf[|f=  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 cvf?ID84  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Z\]LG4N?  
8N$Xq\Da+>  
he@Y1CY  
8G2QI4  
vO53?vN[m9  
4. 参数：优化球面透镜 f:y:: z  
f`K#=_Kq7  
B*E"yB\NV  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 uhnnjI  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Nf2lw]-G4  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 v-^<,|vm2f  
 透镜材料同样为N-BK7。 Ao*:$:k  
,aq>9\pi  
+2k{yl  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {?++T 0  
/VP #J<6L  
H6>tto  
90,UhNz9D  
5. 结果：优化的球面透镜 gz uWhQo  
m(dW["8D  
pIug$Ke_%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 lp5'-Jo  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 X+HPdrT  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 F&^&"(H}  
:oYSvK7>  
U#sv.r/L}3  
(Rp5g}b  
6. 参数：非球面透镜 p2fzbBt  
)7-mALyW  
1K)9fMr]  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 .QA1'_9  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =h?%<2t9<  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 /UY'E<wBx  
hOV5WO\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 JlawkA  
09 f;z  
{w,<igh  
kmlO}0  
33a}M;vx  
7. 结果：非球面透镜 a*_&[  
qI tbY%  
q$s)(D  
 生成期望的高帽光束形状。 iCGHcN^3  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 kQ_Vj7  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 EG_P^<z  
.:B0(4Mj  
s0h0E
pED  
>* F#ZZv}p  
Qw_> l}k/  
8. 总结 MCIuP`sC|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Y{@foIZ  
aW;)-0+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 T :^OW5d  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 f'7/
Wj  
vS:=%@c>ta  
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。 V' i@N  
BvHI}=  
扩展阅读 y]!mN  
?VTP|Z  
扩展阅读 2$2@?]|?  
 开始视频 zP@\rZ@4  
-     光路图介绍 ;2MdvHhz1  
 该应用示例相关文件： ^L\w"`,~  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 !>+m46A  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 <~svy)Cz  
j~cG#t]  
ymR AQVv  
QQ：2987619807 _0\wyjjU