[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) "
[]oWPOj  
应用示例简述 I:DAn!N-A*  
1. 系统细节 '")'h  
 光源 1!)'dL0mI  
— 高斯激光束 arR<!y7  
 组件 gp$]0~[tO  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Ppl :_Of  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 Tw$tE:  
 探测器 3 []ltN_  
— 视觉感知的仿真 ,<P"\W  
— 高帽，转换效率，信噪比 L
brn8,G\  
 建模/设计 ))dqC l  
— 场追迹： ddl]! ^IK  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 }sqFvab<  
hunlKIg  
2. 系统说明 4s%zvRu  
]vR Ol.  
uAnL`
 
hFycSu  
3. 建模&设计结果 /YPG_,lRA  
k9H}nP$F  
不同真实傅里叶透镜的结果： $$p +~X  
P
Ol-S<QV  
J3oU
tu  
{G3Ok++hc  
4. 总结 uIO?4\s&G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 J80&npsO  
i4>M  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 C[TjcHoA  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 njJTEUd">  
lBG=jOS  
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。 v h)CB8  
R86i2',  
应用示例详细内容 6*$A/D  
EGv]K|  
系统参数 qh}+b^Wi  
.i )K#82  
1. 该应用实例的内容 :rufnmsP<U  
n87Uf$  
l_04b];  
,'YKL",  
2\64~a^  
2. 仿真任务 vnbY^ASdw  
&09~ D8f'  
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。 .&bc3cW  
|Om][z  
3. 参数：准直输入光源 *h?}~!AjY  
7,?ai6{  
d5 ]-{+V+  
n]w%bKc-9  
4. 参数：SLM透射函数 32j#kJW  
AGwdM-$iT  
AYoTCi%7E  
5. 由理想系统到实际系统 aRn""3[  
P9`CW  
]CU)#X<J  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 96!2@c{  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 9"Dt3>Z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 0#8lg@e8  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。
rOUQg_y  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 `\ nKPj  
L1

k  
3-;<G  
x>K,{{B)X  
KF#qz2S  
应用示例详细内容 bFA lC  
eA(FWO  
仿真&结果 :zfMRg  
9zBt a  
1. VirtualLab中SLM的仿真 A2PeI"y  
d[;&2Jz*  
 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)。 Xk/:a}-l  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $S?xB$  
 为优化计算加入一个旋转平面 i(# Fjp  
F2n4#b  
V^;lg[:  
-0CL#RzKR  
2. 参数：双凸球面透镜 "Rf|o6!d  
[ f<g?w  
n0':6*oGW  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 JAwEu79sh  
 由于对称形状，前后焦距一致。 BT -Y9j  
 参数是对应波长532nm。 >N~jlr|  
 透镜材料N-BK7。 5Tidb$L;Du  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 }V
m'0  
:de4Fje/4y  
}U%E-:  
?^8.Sa{  
mxc^I
Rj  
S!R(ae^}  
3. 结果：双凸球面透镜 8y?q)y9h  
OMjx,@9  
g'-hSV/@}@  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ^@'zQa  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _|{pO7x]oG  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 v,3}YDu  
IMy!8$\u  
$qoal   
!0X"^VB  

kZ^wc .  
4. 参数：优化球面透镜 p+2%LYR u  
^(qR({cX  
[S.zWPX9{  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 p5nrPL  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 z5f3T D6,  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。  )Z:maz  
 透镜材料同样为N-BK7。 `V[ hE r|  
[Fd[(  
LXc;`]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,;=is.h9  
6k1_dRu  
'HWPuWW  
p|)j{nc  
5. 结果：优化的球面透镜 )d=&X|S>  
SR/
"{\C  
mO0#xY_z  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 WD7T&i  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -K5u5l}  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .m%ygoO  
f(
-
3d*g  
\AD|;tA\vE  
R"71)ob4  
6. 参数：非球面透镜 Op iVQr:  
!8J%%Ux&M  
M;0\fUh;  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 lR]SGdY  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ?d)eri8,  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 E{B40E~4  
dM5N1$1,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }M(
XHw  
SYv5{bff =  
!R$t>X  
:\#/T,K"  
=I)Ex)  
7. 结果：非球面透镜 *C^`+*}OE$  
kQtnT7  
f{R/rb&iB  
 生成期望的高帽光束形状。 Snas:#B!  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Y&*nj`n  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 5'"9)#Ve  
eJZt&|7N  
ZOHGGO]1M  
EnjSio0  
t. kOR<  
8. 总结 d?OsVT;U  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H:L<gv(rG  
6\/(TW&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 VQ`a-DL  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #mcGT\tQ  
)}R w@70L-  
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。 Gn?<~8a  
kT{d pGU9  
扩展阅读 gA DF  
5!d'RBO   
扩展阅读 C%kIxa)  
 开始视频 K(p6P3Z  
-     光路图介绍 4VfZw\^  
 该应用示例相关文件： | <l=i(  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 g=n /w  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 \MFjb IL  
;*8,PV0b_<  
Fop'm))C8  
QQ：2987619807 x]jJ