[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) XJG"Zr9  
应用示例简述 "5,tE
P!  
1. 系统细节 :7w^2/ZGo  
 光源 RS>;$O_(M  
— 高斯激光束 `N69xAiy  
 组件 ?zD?-  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 P~5[.6gW  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 D/ SM/  
 探测器 IP]"D"  
— 视觉感知的仿真 5B lptC  
— 高帽，转换效率，信噪比 ?/@~d  
 建模/设计 &Q85Bq  
— 场追迹： k9ThWo/#u  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 w,t>M_(N  
Sf2pU!5n^  
2. 系统说明 <{"]&bl  
;gC.fpu  
g0P^O@8  
&F*L=Ng  
3. 建模&设计结果 Ie[8Iot?bn  
LyRU2A  
不同真实傅里叶透镜的结果： d3$&I==;:  
/NH9$u.g  
MMZdF{5@G  
K9#=@}!3L  
4. 总结 .%D9leiRe  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 i9qn_/<c  
us2X:X)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 CO`%eL~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2&f]v`|M|  
VZ`L-P$AF  
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。 }w0>mA0=H  
L|7F%oR  
应用示例详细内容 0jlwL  
>>**n9\q  
系统参数 :jol Nl|a  
| Vtd!9  
1. 该应用实例的内容 |]dA`e&y  
dc.oK4G}  
RGw=!0V  
~i4h
.ZLj  
6[dLj9
G%  
2. 仿真任务 NDJIaX:]  
#+vIq?  
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。 ]"jJgO^  
Ye'=F  
3. 参数：准直输入光源 1<y|,  
4xg7oo0iJ  
x-Kq=LFy.  
V
t {uG  
4. 参数：SLM透射函数 "Dc6kn^}3  
Q -!,yCu  
hP=^JH  
5. 由理想系统到实际系统 :|s!_G<  
s&<6{AU(id  
K8sgeX|  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ^^u{W|'CaH  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 s~@4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 h}X^  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 woctnT%"Q/  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 a@E+/9  
2VrO8q(  
?R 4sH  
x
Q[~ c1  
H
h_Yd)  
应用示例详细内容 )jM' x&Vg  
bbDl?m&bq  
仿真&结果 5J d7<AO_  
#1INOR9  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Ow0-}Im~  
"f/Su(6{0  
 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)。  O "jX|5  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Z/#&c  
 为优化计算加入一个旋转平面 Vv"JN?dHi  
{*gO1TZt9  
d|^cKLu  
.AIlv^:|U  
2. 参数：双凸球面透镜 tE i-0J  
E8[{U8)[;5  
K,uTO7Mk[  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 a J%&Y5L  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [^rT: %Z  
 参数是对应波长532nm。 <Yzk]98W5.  
 透镜材料N-BK7。 *Nv!Kuk  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Q}pnb3J>T  
c-|~ABtEpX  
>zYO1.~  
]}KoW?M
 

5H (CP  
^ :%"Z&  
3. 结果：双凸球面透镜 s:_M+_7_  
Q_ zGs6  
+(v<_#wR-  
 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。 8db J'  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 X6+2~'*t  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 pF)}<<C  
gmU_# J%~  
+ 9vd(
c  
ttazY#  
-8sm^A>C  
4. 参数：优化球面透镜 9}~WwmC
|x  
I) mP?  
?^F*M#%?  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 / v";u)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。  tCT-cs

 
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Jr0D:  
 透镜材料同样为N-BK7。 ooJ ^8L  
ttEQgkd`  
tTWeOAF  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?y.q<F)  
SfKm]Z>Hp  
kOv2E]  
5hNjJqu  
5. 结果：优化的球面透镜 K\Oz ~,z  
4vri=P 2%  
h'{}eYb+   
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 5F@7A2ZR  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9fk@C/$  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 JNQiCK,)}M  
|K},f,  
czMu<@c [  
#+mt}w/  
6. 参数：非球面透镜 6p
kZ8Vp:  
%s.hqr,I
 
fz%I'
+!  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 adHZX  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 {`Ekv/XWa  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 QPe+K61U  
>Ab>"!/'K  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ri$wt.b  
UjmBLXz@T  
J(BtGGU'  
!PN;XZ~{  
Q'f!392|  
7. 结果：非球面透镜 X~/hv_@  
2?3D` `  
^;J@]&[ ~  
 生成期望的高帽光束形状。 DNsDE
U  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 +xqPyR  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 (p1y/"Xh  
uzf@49m]m  
|meo  
IUX~dO  
OrXx0Hn  
8. 总结 P;%4Imq3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 FhJ8}at+e  
~z
)diF<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1:-^*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SvUC8y  
|yE_M-Nc
 
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。 s>Eu[uA  
P8DT2|Z6f]  
扩展阅读 "0pH@_8o{  
neQ2k=ao  
扩展阅读 }D5*   
 开始视频 :3qA7D}  
-     光路图介绍 =Qt08,.bW  
 该应用示例相关文件： (bfHxk
R.  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ],ow@
}  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 }s;W{Q  
\tc`Aj%K  

nQ\ +Za==  
QQ：2987619807 fMjn8.