[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) Cs(sar:7  
应用示例简述 `{|w*)mD  
1. 系统细节 OD9z7*E@  
 光源 pztfm'  
— 高斯激光束 Y]7503J  
 组件 zu.B>INe  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 e=nvm'[h  
— 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 51u\am'T  
 探测器 Rx.v/H  
— 视觉感知的仿真 v2I? 5?j  
— 高帽，转换效率，信噪比 e=l:!E10  
 建模/设计 +TyN;e  
— 场追迹： KIcIYCBz  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 sQJGwZ7  
r^a:s]  
2. 系统说明 LRg]'?  
t
>AOF\  
J&s$Wqf  
7nPcm;Er  
3. 建模&设计结果 F(#?-MCs  
S@Rd>4  
不同真实傅里叶透镜的结果： Xi1|%  
0>8w On  
/`l;u7RD  
YVwpqOE.=  
4. 总结 k qL.ZR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 f9 \$,7F  
x\U[5d   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 - om9 Z0e  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "a=Hr4C*r  
e MHz/;I  
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。 E*u*LMm  

v7SYWO#  
应用示例详细内容 p0WUF\"  
&92/qRh7  
系统参数 N[e,%heR  
D;NL*4zt  
1. 该应用实例的内容 eb}P/  
Y X^c}t}U  
PMpq>$6b7  
$L8>Ha}  
[#C6K '  
2. 仿真任务 s*[ I"iE  
}L)[>  
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。 4`,7tj  
^8;MY5Wbs  
3. 参数：准直输入光源 vMB61 |O  
A1INaL  
^hiY6N &  
RARA_tii  
4. 参数：SLM透射函数 $Yt|XT+!&  
l)vC=V6MG  
|y[I!JdR  
5. 由理想系统到实际系统 60vmjmXl  
N.vWZ7l8  
J?w_DQa
 
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 }q`9U!v  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 U8Zb&6  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 a1~|?PCbY  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 aWIkp5BFj  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _i}b]xfM  
6qHD&bv\%C  
a8JAJkFB  
r=5S0  
oj - `G  
应用示例详细内容 9L:wfg}8s  
lG\uJxV  
仿真&结果 \ saV8U7B  
ZK8)FmT_<O  
1. VirtualLab中SLM的仿真 LDc EjFK(  
K2
zln_W  
 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)。 SjB"#E)  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 @
W>@6E  
 为优化计算加入一个旋转平面 c$!?4z_.  
q4[}b-fF  
P|<V0 Vs.  
<#h,_WP*  
2. 参数：双凸球面透镜 \{@
m  
'z;(Y*jb  
A7Ql%$v7^  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 |@u2/U9  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ^A@f{g$KB+  
 参数是对应波长532nm。 /AD&z?My+E  
 透镜材料N-BK7。 X$>F78e*  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 T;92M}\  
v:P]o9Oj8  
>+a\BK"k  
R%WY!I8C  
-xHR6  
JB~^J5#[Oh  
3. 结果：双凸球面透镜 +Ww] %`_  
$Y|OGZH8E  
_
d@YLd78P  
 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。 ^YLC{V  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 >K9Ia4I,  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 zWC| Qe  
o}v<~v(  
$Q/@5f'T`9  
eP@#I^_  
v0\l~_|H  
4. 参数：优化球面透镜 2T&MVl!%  
Wk0E7Pr  
qLmzA@Cv  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 r'OqG^6JFN  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 mH$tG
$  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 CT[9=wV)m%  
 透镜材料同样为N-BK7。 F0<)8{s  
KV_/fa~Ry  
V'&;r'#O  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ab@G^SLX  
@wR3L:@  
\_`qon$9  
61S;M8tNv  
5. 结果：优化的球面透镜 e'K~WNT  
INN}xZ  
/TpTR-\I0  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }3{eVct#|  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 {$^'oRk  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 1p}H,\o  
'dKfXYY1`N  
|T|m5V'l  
c<_%KL&R  
6. 参数：非球面透镜 |{N{VK  
x(Bt[=,K3  
6$R9Y.s>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。 /f#b;qa,  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ;ek*2Lh  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 CPOHqK`k  
3+
6Ed;P  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (Mk7"FC7  
~m6=s~Vn  
$,}jz.R@  
}p~2lOI  
7 9tE  
7. 结果：非球面透镜 w5%Yi{  
D~C'1C&W  
ab6I*DbF  
 生成期望的高帽光束形状。 $%~JG(  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 zgwez$  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 v6*0@/L M  
>&(#p@#  
1[!:|=
 
&en. m>9,  
P 2WAnm  
8. 总结 sSW'SE?,<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 JIySe:p3  
3uuIISK  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @"7S$@cO  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (7R?T}  
FP=B/!g  
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。 9+@h2"|N4*  
 
QHNyH  
扩展阅读 1&dtq,|N  
5NhFjPETr  
扩展阅读 h1_Z&VJ  
 开始视频 i;O_B5 d  
-     光路图介绍 ,';|CGI cP  
 该应用示例相关文件： :c/54Ss~  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 K0gQr.J53  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ? "I %K%  
2{=]Pf  
%,T*[d&i  
QQ：2987619807 `s7pM