[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) i3s-l8\\z  
应用示例简述 Dms6"x2  
1. 系统细节 >Rs:Fw|jro  
 光源 Zz=+?L  
— 高斯激光束 j*<H18^G  
 组件 "'-f?kZ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 y^=\w?d  
— 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'3  
 探测器 QM`A74j0]\  
— 视觉感知的仿真 a_w#,^/P  
— 高帽，转换效率，信噪比 0Jz'9  
 建模/设计 y} AkF2:  
— 场追迹： ZY+NKb_  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 $0V<wsVM  
*xA&t)z(i  
2. 系统说明 ,ClGa2O  
4]u53`
 
Eic/#j{4  
f"q='B9_T\  
3. 建模&设计结果 DzYi> E:*  
}Zc.rk  
不同真实傅里叶透镜的结果： ]6Kx0mW  
p]:5S_$  
'J#u;KJ  
:w:hqe|_  
4. 总结 )8p FPr  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4*d$o=wa  
ZGf R:a)wc  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2G<\Wz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \-$wY%7  
,1EyT>  
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。 w`&~m:R  
8-3]Bm!  
应用示例详细内容 xCz(qR  
='a[(C&Y  
系统参数 w,> ceu/  
2Kovvh y#  
1. 该应用实例的内容 ,<0R'R  
&eKnLGKD  
URdCV{@42  
=<MSM\Rb  
FM$XMD0=  
2. 仿真任务 Pp3<K649  
WM$}1:O
 
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。 Pky/fF7e  
p
;zV4uSv  
3. 参数：准直输入光源 b(+M/O>I  
=7wI/5iN  
<]xGd!x$  
9`VgD<?v  
4. 参数：SLM透射函数 0+%{1JkJq  
6^y*A!
xY  
]Qm$S5tU  
5. 由理想系统到实际系统 s9+Rq*Qd  
AP5[}$TT  
GcaLP*%>B  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ~x^E kE  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 8Q ba4kgL  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 smaPZ^;; j  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Q$_y +[  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 d"o5uo  
O?5uCh$H  
FFX-kS  
~(bY-6z  
o~<X
c  
应用示例详细内容 + 2v6fan  
'ol8lIa.P  
仿真&结果 k8IhQ{@  
F|pM$Kd`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 UgI0 *PE2  
UtPFkase  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 9'+Eu)l:  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 3}R}|Ha J#  
 为优化计算加入一个旋转平面 C'$w*^me  
hS&3D6Gt  
4FrP%|%E~  
Nc;cb  
2. 参数：双凸球面透镜 /2z, ?,jL  
=2v/f_  
Z 0&=Lw  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 XzLB#0  
 由于对称形状，前后焦距一致。 8LuM eGs  
 参数是对应波长532nm。 jMUd,j`Opx  
 透镜材料N-BK7。 1OI/!!t1$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 @cYb37)q=  
cG!\P:re  
A1>fNilC9  
DR]=\HQ  
M;2@<,rM  
EZs"?A  
3. 结果：双凸球面透镜 c_"=G#^9@i  
>^Rkk{cc  
}fC=  
 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。 r~rftw  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 rnAQwm-8O%  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 X5U#^^O$E%  
YoDL/  
7)Cn 4{B6  
-sjyv/%_  
xhcFZTj/(  
4. 参数：优化球面透镜 2F7(Y)  
YMSZcI  
Q Ev7k  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _(7f0p  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +/+>:  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 N!~O~Eo3  
 透镜材料同样为N-BK7。 2WO5Af%  
lKdd3W"o  
+H{TV#+r  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4og/y0n,l"  

XrUc`  
s5s'[<  
>U\1*F,Om,  
5. 结果：优化的球面透镜 ^sVr#T  
"ov270:  
sP:nTpTsC  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 gwGw  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /SW*y@R2l  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 B\54eTn  
%T6 sm  
s$gR;su)g  
)JrG`CvdU  
6. 参数：非球面透镜 ;kDUQw  
-DuI 6K  
-I?8\  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 xmNs%  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 8bJj3vr  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 d/Sw.=vq  
do.AesdXaq  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4`e[gvh  
X$2f)
3  
<k?pnBI_  
~pT1,1  
q6PG=9d0B  
7. 结果：非球面透镜 d{J@A;da  
X5pb9zRq  
R53^3"q~  
 生成期望的高帽光束形状。 =`ZRPA!aY  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 riZ :#I  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 N:q\i57x  
d&* c3F  
72CHyl`|l  
iE?yvtr8  
[ $5u:*  
8. 总结 h% eGtd$n  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
PI.Zd1r  
,j6R/sg  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @>,GCuPrm  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %*NED zy  
dVs=*GEl9  
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。 ;}Ei #T,D  
43 vF(<r&f  
扩展阅读 >0z`H|;  
oJZxRm[g$t  
扩展阅读 G^sx/H76J  
 开始视频 C*}PL  
-     光路图介绍 IH&0>a  
 该应用示例相关文件： PJ)l{c  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ~N%+ZXh&E  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 -{}
h6r  
O{EPq' x  
dF[|9%)  
QQ：2987619807 NB4Q,iq$