[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) ?f?5Kye  
应用示例简述 nY'V,v[F  
1. 系统细节 qO6M5g:   
 光源 7=-Yxt  
— 高斯激光束 QiK>]xJ'  
 组件 m:@y_:X0  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 {>>X3I  
— 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 
65EMB%  
 探测器 lM-9J?j  
— 视觉感知的仿真 #g{R+#fm  
— 高帽，转换效率，信噪比 xo>0j#  
 建模/设计 C- .;m  
— 场追迹： 
O8]e(i  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 F!+1w(b:  
'*J+mZtN  
2. 系统说明 HTQZIm  
z8\YMr6o  
nFnM9 pdMK  
aOD
h5  
3. 建模&设计结果 kwjO5OC8  
:=Olp;+_  
不同真实傅里叶透镜的结果： 2<D| {  
,s8/6n#  
10SI&O  
erH,EE^-x<  
4. 总结 gAAC>{Wh  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C4+DZ<pE  
fyQOF ItM  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 F0$w9p  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 JFT$1^n  
.}==p
&(  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 VN`.*B|9[  
3FBLCD3  
应用示例详细内容 {JE [  
EI_-5TtRD  
系统参数 Oeh A3$|#  
z\ZnxZ@  
1. 该应用实例的内容 )eZK/>L&  
k]m ~DVS  
~ZKJ:&f  
K43%9=sM  
1K Vit{  
2. 仿真任务 kL8rqv^  
gUklP(T=u  
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。 A \/~u"Y  
=gVMt  
3. 参数：准直输入光源 #^}H)>jWy  
ZJDV'mC}  
g5y+F
]'I  
3x~7N  
4. 参数：SLM透射函数 e,%|sAs[  
Oiib2Ov  
?%,LZw^[  
5. 由理想系统到实际系统 KA2>[x2  
=u2 z3$  
78l);/E{v  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 (L(7)WbH  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $hm[x$$  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 7_\G|Zd  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 NBk0P*SI  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 "xlR>M6e  
a>47k{RSzE  
bdL= ?KS  
;@Zuet  
50
5c(+  
应用示例详细内容 :E9pdx+  
J 8 KiL  
仿真&结果 B $u/n  
}m+Q
(2  
1. VirtualLab中SLM的仿真 , >7PG2 a  
%9cT#9!7  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ,C,nN
aW  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ta\F~$M  
 为优化计算加入一个旋转平面 DO~ D?/ia  
&~*](Ma  
2"D4q(@  
oJA_"xp  
2. 参数：双凸球面透镜 >6S7#)0T  
<tvLKx  
w"{DLN[Qw  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 L6h<B :l  
 由于对称形状，前后焦距一致。 qSP&Fi  
 参数是对应波长532nm。 D$>!vD'  
 透镜材料N-BK7。 ei-\t qY_  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 .Y6v#VI  
lie,A  
C>|.0:[%  
s4fO4.bnm  
~cc }yDe  
/4T
6Z[=s  
3. 结果：双凸球面透镜 ( v*xW.  
kWW2N0~$  
YYpC!)  
 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。 DgT]Nty@b  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 D('.17  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 sFM$O232  
;t0q ?9  
W5Jw^,iPd  
sSU|N;"Y  
:\[l~S  
4. 参数：优化球面透镜 j""ZFh04  
'> ib K|  
wQG?)aaM  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 3YMqp~4  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 *47/BLys<  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 U~D~C~\2;  
 透镜材料同样为N-BK7。 i.^ytbH  
z% bH?1^o  
jfG of*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 qb[hKp5K6  
Lf(( zk:pt  
H$Kc~#=  
pl).U#7`  
5. 结果：优化的球面透镜 ^i|R6oO_5  
g `s|]VNt  
^2- <XD)  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 kqCsEtm]  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 %M`48TW)  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Nf([JP% 4  
v \i"-KH  
JaUzu3*=  
+%YBa'Lk  
6. 参数：非球面透镜 HThZ4Kg+  
9^F3r]bH  
&jqylX  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。  !64Tx  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 jRjeL'"G  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 e@vtJaSu  
(ODwdN7;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 s)- ;74(  
<7]HM5h  
I(^0/]'  
opa}z-7>^  
rnZ$Qk-H  
7. 结果：非球面透镜 F6}RPk\=i  

bg Ux&3  
b7>'ARdbzX  
 生成期望的高帽光束形状。 Rq}lW.<r  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 +4-T_m/W/  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 $~1vXe  
Bh&pZcm|  
I4"p]>Y"  
Ysu\CZGX  
R`<^/h  
8. 总结 #VrIU8Q7'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }T4|Kyu?  
M/6Z,oOU  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 jae9!Wi  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  E4eXfu  
@#4-4.6I<x  
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。 Ip'tB4Mq  
nx'c=gp  
扩展阅读 *U^Y@""a  
&MSU<S?1  
扩展阅读 ^;_~mq.  
 开始视频 L"&T3i  
-     光路图介绍 n.+'9Fj  
 该应用示例相关文件： a6LL]_&g  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 #`u}#(  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 .j:,WF<"l5  
AfA"QCyO  
Z i6s0Uck  
QQ：2987619807 wGti|7Tu*