[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) F\=Rm  
应用示例简述 `,Y[Z  
1. 系统细节 mk%"G=w  
 光源 Zp(=[n5  
— 高斯激光束 A` o?+2s_  
 组件 3_\{[_W  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 H/Ec^Lc+_  
— 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 (!VMnLlXRK  
 探测器 8S1P&+iKs  
— 视觉感知的仿真 UhS
h(E8p>  
— 高帽，转换效率，信噪比 @bW[J  
 建模/设计 RJRq` T|m  
— 场追迹： Uc&6=5~Ys\  
 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_fUOe8a  
tSb?]J  
2. 系统说明 _iGU|$a  
C](z#c~c  
^0Q=#p  
\U!@OX.R'M  
3. 建模&设计结果 F8[B^alAe  
"s>fV9YyZ  
不同真实傅里叶透镜的结果： OHHNWg_5  
7bonOt Y  
e|b~[|;*=  
,l$NJt  
4. 总结 % QPWw~}:  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 a1g6}ym\  
Bn~\HW\Lh  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 PG6[lHmi  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Jt2,LL:G  
<H5n>3#pH  
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。 (VYR
!(17  
cc|CC Zl  
应用示例详细内容 oe(9mYWKa6  
6kt]`H`cfJ  
系统参数 G&x'=dJ  
lo+xo;Nd  
1. 该应用实例的内容 ~@T+mHny  
8pYyG |\  
^oQekga\l  
bKk CW  
T&
1-eq>l  
2. 仿真任务 xClRO,-  
DeOXM=&z  
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。 Ro'jM0(KE  
5%<TF.;-J  
3. 参数：准直输入光源 koOyZ>  
r0F_;  
3<c*v/L{C\  
O.*jR`
l  
4. 参数：SLM透射函数 5ZnSA9?  
B/jrYT$;m  
o"
|O ]  
5. 由理想系统到实际系统 JAc@S20v\  
"_ LkZBW.  
%6AYCN?Ih  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 [J~aAB  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 bt;lq!g  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 9c#lLKrzG  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 QTVa  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 n}19?K]g  
$"Afy)Ir  
QT#b>xV)1  
XjX 2[*l  
c Qld$  
应用示例详细内容 k_]\(myq  
X(IyvfC  
仿真&结果 y k?SD1hj  
,# ]+HS^B  
1. VirtualLab中SLM的仿真 e\`wlaP,  
49o\^<4b  
 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)。 Y|mW.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 mv{<'  
 为优化计算加入一个旋转平面 $h,d? .u6w  
Q-[3j  
c8T/4hU MN  
>gr<^$
 
2. 参数：双凸球面透镜 W:WQaF`2x  
!6lOIgn  
vruD U#  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 )&>L !,z  
 由于对称形状，前后焦距一致。 N8VVGPa  
 参数是对应波长532nm。 i&JpM]N  
 透镜材料N-BK7。 {t&*>ma6)  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 SgiDh dE  
Y.7}  
6Z Xu,ks}  
xWDR726  
n!ZMTcK8  
^CUSlnB\(  
3. 结果：双凸球面透镜 4h;4!I|  
\6{LR&  
P7Xg{L&@.  
 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。 ^}J<
)}Q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 8&%Cy'TIz4  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 !~)90Z!  
7{4w
2)  
SnW7x  
88+ =F XG  
L"^OdpOs  
4. 参数：优化球面透镜 Pubv$u2  
j1A|D   
dq(E&`SzK  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 aZ6'|S;  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 \9w~pO  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。
q4/909x=  
 透镜材料同样为N-BK7。 `Ug tvo  
>OK#n)U`  
`]jqQr97  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?_%u)S*g  
z6I%wh  
*1$
 
*}w+68eO  
5. 结果：优化的球面透镜 6Cv.5Vhx  
5rloK"  
0elxA8Z~e  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 P\AqpQv  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 |4fF T `  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ~>g+2]Bn>$  
V&%C\ns4  
Z/g]o#  

hO3{  
6. 参数：非球面透镜 FqZgdmwR  
[pL*@9Sa&  
dxCPV6 XI  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 n'M>xq_  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 cS(;Qs]Q  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 35_)3R)  
RYy,wVh}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z7z]2v3}c  
m(_9<bc>  
Vm,,u
F  
($8t%jVWJJ  
A[)C:q,  
7. 结果：非球面透镜 e;h,V(  
R,,Qt TGB  
|##GIIv;i  
 生成期望的高帽光束形状。 wd+K`I/v7h  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Ur3m[07H  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 EI1? GB)b  
x+7*ADKb  
jDX>izg;V  
5JSrrpGr
 
G3a7`CD  
8. 总结 i=#F)AD^5#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 J'Sm
0  
].mqxf  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 HID([Wk  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 JvL{| KtyU  
Ch5+N6c^  
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。 O|'1B>X  
;gB`YNL  
扩展阅读 +}JM&bfK  
76@qHTh}  
扩展阅读 GBQn_(b9I  
 开始视频  rLv;Y  
-     光路图介绍 ,;jGJr  
 该应用示例相关文件： {/ 2E*|W~I  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 {HrZ4xQnpV  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 q>s`uFRg(  
MKg,!TELe  
uQ3[Jz`y  
QQ：2987619807 #/70!+J_UF