[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) ;"|QW?>$D  
应用示例简述 }No8to  
1. 系统细节 9nSfFGu  
 光源 tr|)+~x3  
— 高斯激光束 %uDH_J|^  
 组件 y~^-I5!_ u  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 odWK\e  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 Fs&r^ [/b  
 探测器 ;Q,,i  
— 视觉感知的仿真 K/M2L&C  
— 高帽，转换效率，信噪比 nYE%@Up  
 建模/设计 '8=/v*j>?  
— 场追迹： vn4z C  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 DB3qf>@?  
%"^8$A?>,k  
2. 系统说明 "{[\VsX|c  
ym_p49  
T{)_vQ  
_{/[&vJ  
3. 建模&设计结果 Oi<yT"7  
^09-SUl^  
不同真实傅里叶透镜的结果： `IT]ZAem`/  
5GbC}y>  
!cW!zP-B*p  
($-m}UF\/  
4. 总结 dozC[4mF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  fj'7\[nZ  
&%m%b5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #mkf2Z=t-  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 E
B VG@  
:0Z\-7iK  
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。
e, fZ>EJ  
HI7w@V
8Ed  
应用示例详细内容 LVT:oIQ  
r1:CHIwK  
系统参数 wf`A&P5tF  
,B'fOJ.2  
1. 该应用实例的内容 ")<5VtV  
mM:%-I\$   
kpXxg: c  
)D ~ 5  
w[C*w\A\M  
2. 仿真任务 3g3f87[  
Bj<s!}i{[  
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。 z
l(
o/n  
'q?Y5@s  
3. 参数：准直输入光源 -Aojk8tc  
No`*->R  
B
<i(Y1n[  
.N( X.C  
4. 参数：SLM透射函数 a~ dgf:e`  
*2pf>UzL  
KWojMPs  
5. 由理想系统到实际系统 %uCsCl  
^`k;~4'd  
U.X`z3q
 
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ~6IY4']m*  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。
I]hjv  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 .>z1BP:(  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ?U+hse3e~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 VXW*LEk  
t<ZBp0  
lv9Tq5C  
e9HL)=YP  
Q6D>(H#"0  
应用示例详细内容 R:$E'PSx  
s1h
|/7gG  
仿真&结果 }0tHzw=#%e  
8&M<?oe
 
1. VirtualLab中SLM的仿真 _QEw=*.<  
8|^&~Rl4  
 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)。 X</Sl>[8  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 6aOyI;Ux  
 为优化计算加入一个旋转平面 / g{8  
,n[<[tkCR  
} C:i0Q  
Il Qk W<  
2. 参数：双凸球面透镜 OTE,OCB[  
6 &0r/r  
j#~~_VA~  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ^b$_I31D  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Wy}^5]R0E  
 参数是对应波长532nm。 2x9.>nwhb  
 透镜材料N-BK7。 @&Z^WN,x  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 -gm5Eqi  
ZE-vroh  
qxDMDMN  
/]^Y\U^  
fgeh;cD  
e4,SR(O>  
3. 结果：双凸球面透镜 !#:5^":;  
2]Il:>n,  
H`'a|Y  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Z|Oq7wzEH  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 R~T}  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 8["%e#%`$  
3>^]r jFw  
Ln2FG4{  
4
>i\r  
Sc
/l.]k+  
4. 参数：优化球面透镜 \ a,}1FS  
c8YbBdk'  
'~Cn+xf4]  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 p]EugLEmG  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Q"C*j'n   
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 bXvO+I<  
 透镜材料同样为N-BK7。 "3\y~<8%'  
;cvMNU$fN  
8-NycG&)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :ujpLIjvVG  
(_"Zbw%cJy  
^)?Wm,{"w  
^h$*7u"^y  
5. 结果：优化的球面透镜 w~)tEN>  
$BMXjXd}  
iuGwc086  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Lv]%P.=[G  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 a`n)aXU l  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 zmGHI!tP  
F
5RL+rU(h  
't}\U&L.{  
lUB?eQuN_  
6. 参数：非球面透镜 <O 0Q]`i  
/uX*FZ  
Y4HN1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %]&$VVVh  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 $uDgBZA\  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 TDDMx |{  
 e|!'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 lQ`=PFh  
}n4 T!N  
TLVsTM8P  
n}.e(z_"  
(g@\QdH`|  
7. 结果：非球面透镜 k\.9iI'6  
3?a`@C&x  
BYXc 'K  
 生成期望的高帽光束形状。 fV|uKs(W  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 x)Bbo9J  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 0>Snps3*Z  
8#yu.\N.xt  
h8asj0  
Pd~=:4  
Kh\ 7%>K#  
8. 总结 uL^; i""  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4T(d9y  
$ ubU"  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 F1stRZ1ZI  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &]o-ZZX  
Bk~C$'x4  
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。 'Gl~P><e  
;7z6B|8  
扩展阅读 ]nUrE6  
C7ivAh  
扩展阅读 {IJ;)<>&VE  
 开始视频 %US&`BT!  
-     光路图介绍 'c7nh{F  
 该应用示例相关文件： aYaEy(m  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Pj <U|\-?  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 uKP4ur@1  
uL/wV~g  
71R,R,  
QQ：2987619807 ce\d35x!