[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) =6d'/D#J  
应用示例简述 ow4|GLU^;  
1. 系统细节 S76xEL  
 光源 l9+)h
}  
— 高斯激光束 ^%t{:\  
 组件 6g)X&pZ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 }*|aVBvU  
— 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 xgJyG.?  
 探测器 ,veo/k<"r8  
— 视觉感知的仿真 :v%iF!+.P  
— 高帽，转换效率，信噪比 I|tn7|*-A[  
 建模/设计 {4B7a6
 
— 场追迹： 9Idgib&  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 p]Q(Z  
F$HL\y  
2. 系统说明 *fp4u_:`  
3A'9=h,lVK  
Q(BM0n)f  
v%)=!T,  
3. 建模&设计结果
RY9Ur  
\]qwD m/  
不同真实傅里叶透镜的结果： -c p)aH)  
1i 7p'  
q]DE\*@  
RJE<1!{  
4. 总结 
DG/<#SCF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Q32GI,M%B  
66'AaA;0^i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7!q.MOYm  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !$!"$-5  
(P 9$Ei0fv  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 gx=2]~O1(  
5[A4K%EL  
应用示例详细内容 Ql9 )  
"FXT8Qxg  
系统参数 V]|P>>`v9p  
ca"20NQ)  
1. 该应用实例的内容 rlSflcK\\(  
}O8#4-E_Ji  
qViolmDz  
N Bpf  
B'KZ >jO  
2. 仿真任务 e2Df@8>  
9 [wR/8Xm  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 
J0yo@O  
g({dD;  
3. 参数：准直输入光源 *h2)$^P%  
CDGN}Q2_  
ek]CTUl*  
> 72qi*0  
4. 参数：SLM透射函数 BZRC0^-C@  
 `AxhA.&V  
S@vLh=65  
5. 由理想系统到实际系统 S@eI3PkE  
Y 9~z7  
:a y-2  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 e]u3[ao  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 -{a&Zkz>V  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 KHt.g`1:R  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 y%xn(Bn  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 < c[dpK5c  
H
v<jf38  
5E}~iC&  
m'ykDK\B  
ompkDl\E  
应用示例详细内容 &#qy:  
wEJ?Y8  
仿真&结果 I:,D:00+  
(f?&zQ!+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Dv[ 35[Yh  
i*Ee(m]I  
 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)。 |csR"DOqz  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 tS&rR0<OW  
 为优化计算加入一个旋转平面 Vq1ve;(8s  
o;2QZ"v  
tQrkRg(E:  
j?'It`s  
2. 参数：双凸球面透镜 J,]U"+;H  
Ee-yP[2 *  
}dO^q-t$3  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >s+*D=k  
 由于对称形状，前后焦距一致。 \t 04-  
 参数是对应波长532nm。 ZdY)&LJ  
 透镜材料N-BK7。 -VlXZj@u+  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "=9kX`(1y  
3erGTa[|q  
q+Cq&|4 ?2  
JJ$q*  
sy;_%,}N  
ESt@%7.F  
3. 结果：双凸球面透镜 ',P E25Z  
{expx<+4F  
"iY=1F"\R  
 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。 p2:>m\  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 O5eTkKUc  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 f/6,b&l,  
5T4!'4n  
1y($h<  
amH..D7_>  
0O:')R&  
4. 参数：优化球面透镜 Xv'5%o^i*  
Z&E!m   
Au-h#YV  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 R:t>PFwo  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 a2'f#[as
 
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 #N'W+M /  
 透镜材料同样为N-BK7。 &?xZHr`  
oe{K0.`  
.V Cfh+*J#  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 aEW sru  
w`$M}oX(  
^$I8ga  
QFtf.")[.  
5. 结果：优化的球面透镜 ^<VJ8jk<  
MQ{.%  
wfXm(RYM  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ;9rS[$^$O  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 byTTLs,}d  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 `oq][|  
M#7w54~b?M  
',Q|g^rF]  
#{BHH;J+  
6. 参数：非球面透镜 LnZC)cL P/  
;mAlF>6]\  
*lT:P-  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 )Z0bM
O<  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 p2/Pj)2  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 KtO|14R:  
HDY2<Hzc  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 rV0X*[]J>  
5v`[c+@F  

e(~9JP9  
V|n}v?f_q  
_vV3A3|Ec,  
7. 结果：非球面透镜 34gC[G=  
Fb0r(vQ^  
y9xvGr[l  
 生成期望的高帽光束形状。 0mMoDJRy  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 8$TSQ~  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 E
y#7L M)  
qTuQ]*[-  
?~p]Ey}~9  
$%P?2g"j,  
!Enq2  
8. 总结 ]9P2v X   
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4Nun-(
q  
0Kytg\p}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3Hd~mfO\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -/'_XR@1  
T{:~v+I=  
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。 r&/M')}?Lw  
l3O!{&~K  
扩展阅读 o#~Lb9`@U  
]~K&b96(  
扩展阅读 f
)x(sk  
 开始视频 . \t8s0A  
-     光路图介绍 !K[UJQs\  
 该应用示例相关文件： ("r\3Mvs  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 e"D%eFkDW  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 J_S8=`f%  
?XIB\7}  
pv[Gg^  
QQ：2987619807 Kt#_Ln_6