[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) cz8%p;F:  
应用示例简述 ^wL n  
1. 系统细节 P]bq9!{1  
 光源 QjW7XVxB#N  
— 高斯激光束 hcQvL>  
 组件 JHY0J &4s  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 8:Yha4<Bv7  
— 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 ,&S^Ryc  
 探测器 5xZ*U  
— 视觉感知的仿真 MC.,n$O}6  
— 高帽，转换效率，信噪比 %21i#R`E  
 建模/设计 ` [ EzU+  
— 场追迹： U D9&k^  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 0phO1h]2S)  
P#o/S4  
2. 系统说明 stnyJ9  
-.A8kJ  
=*q|568  
;H#'9p,2  
3. 建模&设计结果 =e7,d$i  
=<-tD<  
不同真实傅里叶透镜的结果： |Rr^K5hmD  
zcrLd={  
>3H/~ Y  
%0]vW;Q5  
4. 总结 (wmMHo|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;!<WL@C~  
$9znRTFEj  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 S~1>q+<Q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2[&3$-]  
3F,$}r#  
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。 sQ65QJtt0A  
|H67ny&K^&  
应用示例详细内容 (7RxCo=X  
w=I' CMRt  
系统参数 Q]_3 #_'  
lAsDdxB`  
1. 该应用实例的内容 6KiI3%y?0  
@Taj++ua  
/#Y)nyE  
kJ6=T6s  
!FweXFl  
2. 仿真任务 e";r_J3w  
z`-?5-a]I  
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。 @%L4^ms  
.I{b]
6  
3. 参数：准直输入光源 <dx xXzLT  
!dfc1UjB  
k%\_UYa  
DSY:aD!  
4. 参数：SLM透射函数 [h8j0Q@Q  
Dm/# \y3  
:+ef|,:`/  
5. 由理想系统到实际系统 03*` T  
hR3lo;'  
3 $;6pY  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 CIh@H6|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 o+W5xHe^1  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 @psyO]D=j%  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 {aI8p}T  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。
2=X2M  
#Ag-?k  
&?^S`V8R*  
0uzm@'^  
J=4R" _yo  
应用示例详细内容 =>Y b~r71  
C=ni5R  
仿真&结果 ZdHfZ3)dB  
SU OuayE  
1. VirtualLab中SLM的仿真 E"5 zT1d  
U@+ @Mc  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 <v;;:RB6c  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 k"|4 LPv[  
 为优化计算加入一个旋转平面 X l#P@60  
JqTkNKi/s  
D<$~bUkxR  
`_sc_Y|C!  
2. 参数：双凸球面透镜 h+Km|  
LZm6\x  
y0qrl4S)v  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 S!qJqZ<Bv  
 由于对称形状，前后焦距一致。 t4pc2b  
 参数是对应波长532nm。 Dt)\q^bH)  
 透镜材料N-BK7。 T9]|*~ ,T  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 kf+]bV  
Pl<r*d)h  
}^WQNdws56  
G?!b00H  
naCPSsei  
^'i(@{{o\  
3. 结果：双凸球面透镜 IbC(/i#%`  
Ed,`1+
 
:G9+-z{Y&  
 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。 SCE5|3j  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 L+Yn}"gIs  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 f>ohu^bd  
ARAC'F0  
LziEF-_  
g1VdP[Y#  
S?nk9T+  
4. 参数：优化球面透镜 K^`
3Bg  
[Hz_x(t26  
w\k|^  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 t9SzZ2E  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 {]<l|qK  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 IRNL(9H  
 透镜材料同样为N-BK7。 XVAyuuTg\  
o9G%KO&;D,  
q%TWtQS  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &=H{ 36i@  
S!<YVQq  
#pP4\n-~hU  
jW*|Mu>2  
5. 结果：优化的球面透镜 ?|'+5$  
R/r)l<X@  
90>
(`pI=  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 F>Rz}-Fy  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >f#P(  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 jZeY^T)f"  
q65KxOf`  
6s\niro2  
XJy~uks,  
6. 参数：非球面透镜 r2}u\U4>  
=gS?atbX  
Ig75bZz   
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 u-PAi5&n  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 R06L4,/b  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 J$  
CY#|VE M  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 t!QuM_i3  
_O)xE9t#ru  
}&D~P>1
 
C,7d  
_#@n^c  
7. 结果：非球面透镜 vN:gu\^-   
\"Z^{Y[,;  
V(_OyxeC{2  
 生成期望的高帽光束形状。 {Vw+~8  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 iSu7K&X9q  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Qb<i,`SN  
aTS\NpK&  
wqB{cr}!  
xY9#ouF  
,Oa-AF/p  
8. 总结 )[RLCZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 n%zW6}  
nVkx Q?2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^Pl(V@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %@ UH,Ew  
Q^X  
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。 ap=m5h27  
`i5U&K. 7  
扩展阅读 WLl_;BgN  
TI4#A E  
扩展阅读 ~!UC:&UKo  
 开始视频 873$EiyXR  
-     光路图介绍 O ]o7  
 该应用示例相关文件： `)V1GR2 ES  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 S:)Aj6>6  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 -!MrG68  
.4on7<-a  

2%|  
QQ：2987619807 G8=2=/ !