[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) YL&$cT]1  
应用示例简述 B_M)<Ad  
1. 系统细节 ;u,%an<(  
 光源 Z;XR%n8  
— 高斯激光束 %96JH YcX  
 组件 ^LTLyt)/  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ]c+qD,wqt>  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 AynWs5|z=  
 探测器 6}IOUWLB@  
— 视觉感知的仿真 skdSK7 n  
— 高帽，转换效率，信噪比 2Ua_7  
 建模/设计 *(L4
rK\2  
— 场追迹： h|dVVCsN  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 g8mVjM\B;  
a9"x_IVU  
2. 系统说明 nTY`1w.;  
HGB96,o f9  
RX>kOp29  
Ka2U@fK"  
3. 建模&设计结果 WW@/q`h  
X.xp
'/d  
不同真实傅里叶透镜的结果： Vlce^\s;  
J'Yj_  
TxwZA  
1QE-[|  
4. 总结 b0x9}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (SoV2[|  
k$}XZ,Q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 qDhz|a#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {{f%w$r(  
*FR Eh@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。 0 '~Jr\4  
j)C%zzBu(  
应用示例详细内容 :cG_aOkid  
Hm`9M.5b  
系统参数 f&H):.
 
>AV-i$4eQ@  
1. 该应用实例的内容 >t'/(y  
fV Ah</aZ  
B!!xu  
W )q^@6[d  
aT(Pf7 O  
2. 仿真任务 <N=
p_m 2T  
ep3_G\m  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 :Py/d6KK  
JE9|;A  
3. 参数：准直输入光源 sJ7r9O`x  
9/{+,RpC  
W*u Yb|0  
??aOr*%  
4. 参数：SLM透射函数 2z:4\Y5  
):+n!P  
^]Lr_k  
5. 由理想系统到实际系统 0D/j2cT("k  
so8isDC'9  
w%VHq z$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 K;_p>bI5  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 =YB3^Z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 *r?g&Vw$m  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 aQMET~A:  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 O%tlj@?  

t=~al8  
UALwr>+VJ  
{w(6Tc  
E%3WJ%A  
应用示例详细内容 >wdR4!x!?  
@GBS-iT3  
仿真&结果 c|:H/Y2n|  
7sC$hm]  
1. VirtualLab中SLM的仿真 [O&2!x  
zr\I1v]?1#  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 6*S|$lo9B  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 x{Gb4=?l  
 为优化计算加入一个旋转平面 =KmjCz:  
P_
z3TK  
)j4]Y dJ  
vE>J@g2#  
2. 参数：双凸球面透镜 8QE0J$d5  
&tj0Z:  
J1 a/U@"  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。  ;B^G<  
 由于对称形状，前后焦距一致。 dum! AO  
 参数是对应波长532nm。 Jq l#z/z  
 透镜材料N-BK7。 s59
v* /  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 0J7[n*~  
1[[` ^v  
(%oZgvM  
y)"aQJ>  
69!J'kM[  
`*&*jdq&i  
3. 结果：双凸球面透镜 d~D<;7M XJ  
tU}CRh  
pez[qs  
 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。 O9r3^y\>I  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $`i$/FE  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 KR^lmN  
Fs|fo-+H}k  
W7WHH \L/O  
t*.O >$[  
Zi|MWaA.f  
4. 参数：优化球面透镜 j_L 'Ztu3  
(i.MxGDd  
2rB$&>}T  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Cj _Q9/  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 54JZEc  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 (Vf&,b@U_  
 透镜材料同样为N-BK7。 - A x$Y  
4+:Q"  
VSx[{yn  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?uc=(J+6  
/j0<x^m/  
`pn]jpW9  
X)e6Y{vO  
5. 结果：优化的球面透镜 U)=StpTT  
Gx|$A+U  
s_hf,QH  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 H~i+:X=I  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Op" \i   
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 D(Pd?iQIO  
c+f~>AaI  
xlp^XT6#  
O"<D0xzF?  
6. 参数：非球面透镜 izebQVQO*  
W#P)v{K  
Ett%Y*D+J  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 T6=c9f?7  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 B[Fx2r`0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 MH.,dB&  
LcoJltY{5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Vk5}d[[l  
T\:Vu{|  
.2q7X{4=  
Dkayk  
w,SOvbAxX2  
7. 结果：非球面透镜 q{ItTvL  
+7U$qEG  
E y1mlW  
 生成期望的高帽光束形状。 M/x49qO#  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 H
{VVxj  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 BD&JbH!(  
hk3}}jc  
-%E+Yl{v  
e%uPZ >'q  
|a%&7-;  
8. 总结
(TM1(<j  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @]uvpI!h  
V2Q2(yvdJ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 H5'/i;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 x9bfH1  
F"FGPk  
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。 mHrt)0\_  
*v 1h
Mk  
扩展阅读 dYrw&gn  
wHq*)7#h#  
扩展阅读 ]dHU  
 开始视频 nsIx5UA_n  
-     光路图介绍 g VX  
 该应用示例相关文件： ~2+J]8@I]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 &}_ $@  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 .|^L\L(!  
(S$ziV  
62TWqQ!9d  
QQ：2987619807 &\#If: