[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) =[:E  
应用示例简述 ]1zud  
1. 系统细节 y8C8~-&OK  
 光源 o\><e1P  
— 高斯激光束 $y.0h(  
 组件 @d^DU5ats>  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 vgDpo@fz8  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 g'w"U9tjO  
 探测器 RX_f[  
— 视觉感知的仿真 G=Lg5`3;,  
— 高帽，转换效率，信噪比 :.=j)ljTx  
 建模/设计 _OJfd  
— 场追迹： m<k6oev$  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 =_j<x$,b-  
G; exH$y  
2. 系统说明 T*8S7l  
liy/
uZ  
_<F;&(o  
br TP}A  
3. 建模&设计结果 N5`z S79W  
;; {K##^l  
不同真实傅里叶透镜的结果： GL-b})yy  
k' Fu&r  
O&y`:#  
tcRJ1:d  
4. 总结 G;W2Z,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 TF!v,cX  
G9am}qr  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
bWlYQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 01&E.A  
<s\ZqL$f  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 z%T|L[(6  
OAiv3"p  
应用示例详细内容 3OKs?i3A  
.p o,.}  
系统参数 G3]#Du  
h6?Z  
1. 该应用实例的内容 _emW#*V  
QY<5o;m`  
.L;e:cvx  
nN-S5?X#  
d+5~^\lV  
2. 仿真任务 /NiD#s0t  
RP+)sCh  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 YAeF*vP  
E,K>V:P*  
3. 参数：准直输入光源 Y6)o7t  
i'>5vU0?3  
|#SZdXg  
Y.tT#
J^=  
4. 参数：SLM透射函数 Q[q`)~|  
L1DH9wiQi  
liLhvcd  
5. 由理想系统到实际系统 6@8z3JW.A  
Ar,n=obG  
nf
GI4ZE  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 E'Ux2sh  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 [Y@>,B!V  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Yc_(g0NK  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 +w?R4Sxjn  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 tk=S4/VWv  
:Y1;= W  
K
dp($L9r  
&(32s!qH  
W-&V:S{<  
应用示例详细内容 XGC\6?L~  
Vq{3:QBR  
仿真&结果 3b]M\F9  
nu-&vX  
1. VirtualLab中SLM的仿真 6'@{ * u  
T{f$S  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ez*QP|F*9  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 02*qf:kTnA  
 为优化计算加入一个旋转平面 0{8L^ jB/  
!d!u{1Y&  
vW vu&3tx  
S7PWP<9  
2. 参数：双凸球面透镜 4G&dBH  
7C3YVm6g  
6},[HpXRc4  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &TA{US3~  
 由于对称形状，前后焦距一致。 6(4d3}F  
 参数是对应波长532nm。 Q3&q%n|<  
 透镜材料N-BK7。 g; ]'  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 nM b@  B  
j4!O,.!T  
cY_ke  
p:Lmf8EI  
N8#j|yf  
aVc{ aP  
3. 结果：双凸球面透镜 L*A-&9.p3  
Z 
f\~Cl  
*`
Vmncv3  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 A0k?$ko  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 b7Zo~Z  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 vI5lp5( -3  
X<[ qX*  
zB`woI28  
uXh:/KO  
pxd=a!
(  
4. 参数：优化球面透镜 d,JD
fG)  

Y-YuY  
ja';NIO-  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Uza '%R  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 JDE_*xaUV  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 fZ7AGP   
 透镜材料同样为N-BK7。 9N}\>L)_  
oR=i5lAU  
RLnL9)`W  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !.$L=>:V  
8SKrpwy  
0C/ZcfFU~  
"W(Ae="60  
5. 结果：优化的球面透镜 #m{*]mY@  
HRDpFMA/~  
y3s+.5;  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 o1$u;}^|  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 &gY) x{  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 <c p
ck  
e:9EP,  
c8JW]A`9b)  
=ZIT!B?4  
6. 参数：非球面透镜 AT~,  
&o;0%QgF  
!ou#g5Q@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。 _2hLc\#  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @>(KEjQTz  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 bhpku=ov  
$?0ch15/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 'YNdrvz  
+ZOiL[rS  
Jd>~gA}l  
w#9KtW,tt  
PWpt\g  
7. 结果：非球面透镜 <
GNLDpj  
^}d]O(  
\7/yWd{N$  
 生成期望的高帽光束形状。 fq6%@M~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [
fa4  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Vi8A4  
YNU}R/u6^  
"S%t\  
FI$:R  
;Y`Y1  
8. 总结 tUJRNEg  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |HAJDhM,l  
e /JQ #A  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;[sW\Ou  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /8h=6"  
ssi7)0  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 d]l8ei@>h  
3`HK^((o  
扩展阅读 ~.m<`~u  
m.e]tTe  
扩展阅读 vjGQ!xF  
 开始视频 )#}>,,S  
-     光路图介绍 -1g:3'% P  
 该应用示例相关文件： 3yZmW$E.  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 DYD<?._I  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 V0\[|E;F  
FM@iIlY"  
Ic#xz;elM  
QQ：2987619807 )|F|\6:ne