[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) odjT:Vr  
应用示例简述 N`L0Vd  
1. 系统细节 r0+6evU2  
 光源 1
^7hf;|#g  
— 高斯激光束 ymx>i~>7J  
 组件 `lO[x.[  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 S||}nJ0  
— 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 8&?s#5zA  
 探测器  a1t4Dd  
— 视觉感知的仿真 #xQr<p$L6  
— 高帽，转换效率，信噪比 g1W.mAA3B  
 建模/设计 AP7Yuv`  
— 场追迹： smRE!f*q  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 vdx0i&RiL  
j
B$IyQ;@  
2. 系统说明 T_@K&<  
r^3acXl  
$RIecv<e_  
QLEKsX7p>  
3. 建模&设计结果 \]2]/=2tLd  
M^r1S  
不同真实傅里叶透镜的结果： p?);eJtV/  

:D%"EJ  
lOuHVa*}  
cDFO;Dr  
4. 总结 B8V>NvE~o  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?'@8kpb  
3=FZ9>by  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 aJ-K?xQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %l}D.ml  
mpI5J'>]  
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。 ;#xmQi'`  
z(_Ss@ $  
应用示例详细内容 ur$ 
_  
K9$>Yxe|  
系统参数 P"y`A}Bx  
aqRhh=iS  
1. 该应用实例的内容 KxYwJ  
@z4*.S&tz  
\ 3wfwu.q  
XQ9O$ ~q  
Z&1T  
2. 仿真任务 wQP^WzNE  
trPAYa}W  
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。 =j5
MFX.-o  
n>+mL"hs  
3. 参数：准直输入光源 Xjo5v*Pu  
8/i!' 0r\  
b J=Jg~&  
bJRN;g  
4. 参数：SLM透射函数 h{HF8>u[  
v 1z  
yj;sSRT  
5. 由理想系统到实际系统 J&[@}$N  
!MYSfPdS  
cC=[Saatsf  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 # {w9s0:  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 'Jt]7;04p  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 W-x?:X<}  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *)ardZV${  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 uD1e!oU  
4L ;% h  
$@^pAP   
YQ+tDZY8`  
k9:{9wW  
应用示例详细内容 MBt9SXM  

"U!AlZ`g  
仿真&结果 *5vV6][  
[Sr,h0h6  
1. VirtualLab中SLM的仿真 y4*U6+#.  
N^HUijw<  
 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)。 GN ]cDik  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Kqp(%8mf  
 为优化计算加入一个旋转平面 i@P)a'W_  
]+|~cRQ9I  
Q<h-FW8z  
l>Z5 uSG  
2. 参数：双凸球面透镜 $FlW1E j  
E~%jX }/  
&u /Nf&A  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ?]Pmxp H}  
 由于对称形状，前后焦距一致。 <KE 1f7c  
 参数是对应波长532nm。 SH_(rQby  
 透镜材料N-BK7。 6|aKL[%6  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 LQtj~c>X-|  
v1BDP<qU2  
ap&?r`Tu  
0'V5/W  
RIb4!!',c  
zo+nq%=  
3. 结果：双凸球面透镜 }`W){]{kO  
(8Bk;bd  
kSR\RuY*  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 LV\DBDM  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 d]:I(9K  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 gCioq.  
o*DN4oa)  
Y
%PwktQm  
zA$k0p  
BybW)+~  
4. 参数：优化球面透镜 ^aH\7J@Y  
@\|_  
NdL,F;^  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 PV9pa/`@  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 5&v~i\Q  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 .2%zC & ;  
 透镜材料同样为N-BK7。 `D=S{   
V}dJ.I /#  
=x<ge_Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }dp=?AFg  
)3~{L;q
 
9[G[$c  
{$R' WXVs  
5. 结果：优化的球面透镜 ptDY3n~'  
wQe_vY  
Q$HG  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 {B[=?6tQ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 *MJX?  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 U<CTubF  
KVD8YfF  
8g&? Cc  

.Nw=[  
6. 参数：非球面透镜 cm?\ -[cV  
U-IpH+E  
T(t+ iv  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 '7+4`E  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 } \XfH  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 V
O$ iNK  
xn5l0'2
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^ q<v{_  
@&1ZB6OCb:  
nHm}zOL
c  
TNGU6j}oq  
H`0|tepz  
7. 结果：非球面透镜 ,QcF|~n  
@7?#Y|`  
'=Rs/EDME  
 生成期望的高帽光束形状。 Fxm$9(Y  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 E=>FjCsu<-  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Vl:^>jTki  
||;hciO  
BZR:OtR^  
Z@3i$8  
k&,~qoU  
8. 总结 oZ!m  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8DegN,?  
K2J\awX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~},=OF-b  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >U%gctIg  
jV4\A  
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。 \'|>p/5I  
y *fDwd~  
扩展阅读 ie2WL\tR4  
y#q?A,C@n
 
扩展阅读 wM2*#  
 开始视频 P@9t;dZ
N  
-     光路图介绍 dvt9u9Vg=  
 该应用示例相关文件： ,M^P!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 X{\F;Cb*  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真
PX<J&rx  
Q0&H#xgt  
kic/*v\6@  
QQ：2987619807 80Gn%1A9