[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) :8wF0n-'  
应用示例简述 Z[bC@y[Wb  
1. 系统细节 ClZyQ=UAD  
 光源 '+zsj0!A  
— 高斯激光束 }PL  
 组件 o:\a  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 P`"DepeD  
— 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 I|;#VejX  
 探测器 ^v|!(h\ZC  
— 视觉感知的仿真 3*JybMo"  
— 高帽，转换效率，信噪比 (Fd4Gw<sq  
 建模/设计 uhLmyK  
— 场追迹： ScKfr  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 /n:fxdhe  
hI{Yg$H1  
2. 系统说明 L"/ato  
 m:Abq`C  
7Z3qaXPH  
k8V0-.UL}  
3. 建模&设计结果 gNQJ:!  
h8Si,W3o  
不同真实傅里叶透镜的结果： '=* 5C{  
5xUPqW%3  
K$]B" s  
H4Ek,m|c  
4. 总结 9Bw"VN]W  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 iL1so+di  
HI 61rXNF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ':$a6f &T  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7SZs/wWh%  
p~ItHwiT  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 _0E,@[  
~vFo 0k(  
应用示例详细内容 7^=jv~>wP  
R&xd ic!  
系统参数 yQ50f~9  
{!h[@f4  
1. 该应用实例的内容 mH .I!  
6si-IJ  
g\'84:*J\  
s. [${S6O  
(5&"Y?#o,  
2. 仿真任务 LL+rdxJO^  
kGP?Jx\PkH  
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。 DlI|~  
tm?  
3. 参数：准直输入光源 Y;>'~V#R  
%C<eR_  
b\Ub<pE  
yl%F<5  
4. 参数：SLM透射函数 5Ncd1  
m(Ynl=c  
^pa).B.`T  
5. 由理想系统到实际系统 my6T@0R  
H#E0S>Jw|  
etVE8N'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 zu%pr95U  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 *
=l9gv&  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 s2WB4Uk  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 6}$cDk`dz  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 [bXZPIz;j  
LlJvuQ 28  
dX=^>9hN/  
9nE%r\H  

04t_  
应用示例详细内容 E?uv&evPK7  
iy9]Y5b   
仿真&结果 jBbc$|O4SY  
_guY%2%yR  
1. VirtualLab中SLM的仿真 :e;fs.C  
J4i0+u  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 w=$_',5#Z  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 1rC'sfz  
 为优化计算加入一个旋转平面 u 6+  
l-rnDl  
9'M_tMm5  
M> <   
2. 参数：双凸球面透镜 -=w.tJD  
->(B:Cz  
S0`*  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 8ZDq KQ1;  
 由于对称形状，前后焦距一致。 \!3='~2:=o  
 参数是对应波长532nm。 =Sq7U^(>  
 透镜材料N-BK7。 a=R-F!P)  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 M*N8p]3Cq  
#z.x3D@^r6  
RZZB?vx  
q'q{M-U<  
I f(_$>  
By9/tB  
3. 结果：双凸球面透镜 Sy_M!`B  
*QX$Mo^E  
?kSs7e>  
 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。 ]{hfM  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 I}X8-WFB  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 'zaB5d~l  
e+mD$(h  
7o<RvM  
I(.XK ucU  
sIpK@BQ'  
4. 参数：优化球面透镜 RjT[y: !  
sXWMXQ3  
C6`8dn   
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 "'Q:%_;  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 k8TMdWW  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 !v-(O"a  
 透镜材料同样为N-BK7。 ?S_S.B
d  

v:chr$>j5  
- M]C-$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 waC%o%fD  
H4N==o  
PJLA^eC7>  
1gC=xMAT  
5. 结果：优化的球面透镜 7"NUof?i  
2+enRR~  
"elh~K  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 L4!$bB~L-  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 =k'dbcfO$9  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 (.c?)_G,  
pr2d}~q4{  
'BC-'Ot  
*VH1(E`hl  
6. 参数：非球面透镜 =<g\B?s]  
()rDM@  
mU
jA9[@   
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 NS1[-ng  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 U5klVl  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ZA!vxQ?P,  
tFGLqR%/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 A1|:$tED+2  
* .e^s3q$  
Y/ `
fPgE  
CB~&!MdMr  
qAm%h\  
7. 结果：非球面透镜 PtHT>  
hi37p1t   
0iYe>u  
 生成期望的高帽光束形状。 K46\Rm_:B;  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 sB6UlX;b:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 GB-=DC6  
a^2?W
 
mBNa;6w?{*  
Ei#"r\q j_  
*mYec~  
8. 总结 f.,-KIiF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 K1Tzy=Z9j  
lU@ni(69d  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3}H94H)]a  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8]0^OSS  
ua0k)4|  
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。 O6`@'N>6P  
E_h9y  
扩展阅读 ZXco5,1  
`Z{7Ut^)  
扩展阅读 6gp3n;D  
 开始视频  ~d }-  
-     光路图介绍 y"7?]#$9/  
 该应用示例相关文件： H}:apRb  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Bdq/Ohw|!  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ?-(E$ll  
>iq^Ts  
W nVX)o  
QQ：2987619807 4b4nFRnH