[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) p;B +g X  
应用示例简述 mq "p"iI  
1. 系统细节 3;Xs
`dk  
 光源 ]f-e/8$`@  
— 高斯激光束 X~R qv5@-  
 组件 E O}(MXS  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 &"CS1P|  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 z=u4&x|xA  
 探测器 w%$n)7<*  
— 视觉感知的仿真 5G2u(hx  
— 高帽，转换效率，信噪比 =6 [!'K  
 建模/设计 3C[;2  
— 场追迹： >:K3y$]_  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 
!O.B,  
AHLDURv  
2. 系统说明 Xau.4&\d  
:3G9YjzC}  
Oq.) 8E.  
zb3ir|  
3. 建模&设计结果 Isi,Tl ^  
FKzqJwT  
不同真实傅里叶透镜的结果： F )tNA?p)  
|g9^]bT  
(z.Vwl5  
:@p`E}1r{  
4. 总结 Eod2vr=Q  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @e s
lF  
sO*6F`eiZ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 InDR\=o  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "C.$qk]  
S
Y{J  
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。 ]A\n>Z!;  
?^7
~|?v  
应用示例详细内容 i<T`]g  
Oe=
,-\&_  
系统参数 0r@rXwz  
aCTVY1  
1. 该应用实例的内容 FX'W%_f,  
Ky=&C8b<  
_,'UP>
Si  
;J_d%  
(Hsf
rc  
2. 仿真任务 EuAa  
7Jqp2\  
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。 D?E5p.!A  
qlzL<  
3. 参数：准直输入光源 !F%dE!  
G%P]qi  
*7Mrng  
HgMDw/D(  
4. 参数：SLM透射函数 d,>l;
l  
\
GkcK$Y  

EUNG&U  
5. 由理想系统到实际系统 dzcPSbbpt  
~!uK;hI  
ffWvrY;j[  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 57#:GN$EL  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ,5/gNg  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 i7p3GBXh[  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 UOwj"#  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 EEaFi8  
B>'\g O\2  
]l\J"*"aB  
+uH1rF_&@  
g,1\Gj%y  
应用示例详细内容 <;Xj4 J  
W[vak F  
仿真&结果 1]qhQd-u  
3Y8%5/D5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 f{vnZ|WD  
d2(n3Xf  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 4v{gc/g  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 "kL5HD]TC  
 为优化计算加入一个旋转平面 Lh0<A%  
N@
) D,~  
7_|zMk.J*  
+F@9AO>LF  
2. 参数：双凸球面透镜 m/{rm
tA4  
|5W u0
T  
c~Ha68  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Lkb?,j5  
 由于对称形状，前后焦距一致。 `yf#(YP  
 参数是对应波长532nm。 *AJW8tIP  
 透镜材料N-BK7。 %8v?dB;>x`  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +XQS -=  
zi5;>Iv
0}  
.IgCC_C9  
L-Hl.UV  
Z)ObFJMG5  
wvgX5P>  
3. 结果：双凸球面透镜 )UxF lp;\  
ul:jn]S*  
;Z8
K3p  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 !]"T`^5,Y  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 9iv!+(ni  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 b,!h[  
Xl}>mbB  
tn}9(Oa)  
.-o$IQsS  
bclA+!1  
4. 参数：优化球面透镜 tewC *%3V  
6.k2,C4dT<  
x&7!m  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 1|Fukx<@J<  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 76hi@7a  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Wx^L~[l  
 透镜材料同样为N-BK7。 [rf.P'p%  
k<AnTboa  
pE`BB{[@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 h>fY'r)DAx  
B>JRta;hj  
AJj6@hi2P  
j]jwQRe  
5. 结果：优化的球面透镜 aiz_6@Qfz*  
b&0q%tCK  
cm-!6'`  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 O>}aK.
H  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ['{mW4i  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ZX'/[wAN)  
3p")  
}2G'3msx  
l.FkX  
6. 参数：非球面透镜 9CxU:
;3  
B1\}'g8%f  
%\CsP!  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 O,hT< s "  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 hg |DpP  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 N5o jXX!l%  
f BukrPsV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z}WMpp^r  
>NK*$r8  
=%p0rz|b  
\y{C>!WX4  
s<aJ pi{n4  
7. 结果：非球面透镜 Lxs  
L%Me wU0TZ  
;QS-a  
 生成期望的高帽光束形状。 /u5MAl.<[  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 fgq#Oi}  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 
L_Ff*  
R9^Vk*`gFU  
jq%Qc9y  
+%o
XPG?  
'tklz*  
8. 总结 KP%A0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,A4v|]kq]  
]haZT\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4uwI=
UUB  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %;~Vc{Xxt/  
o^}K]ML!t  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 !T!U@e=u  
j!F5gP-l  
扩展阅读 +7.\>Ucq`  
RNiFLD%5  
扩展阅读 w9G (^jS6  
 开始视频 jEo)#j];`<  
-     光路图介绍 WRe9ki=R  
 该应用示例相关文件： `O5wM\Z  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 sc
T,yNV  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 xk7MMRb  
fp^{612O?  
TgoaEufS<  
QQ：2987619807 &s-iie$"@x