[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) G$cxDGo  
应用示例简述 qPsyqn?Y|  
1. 系统细节 uyL72($  
 光源 so}l#  
— 高斯激光束 7 ,$axvLw  
 组件 {hxW,mmA  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 1 h<fJzh  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 azvDvEWCQZ  
 探测器 65lOX$*{-  
— 视觉感知的仿真 XDHLEG-u(  
— 高帽，转换效率，信噪比 c
lHM8$  
 建模/设计 mH'\:oN  
— 场追迹： NtHbwU,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 (.PmDBW  
(F_w>w.h  
2. 系统说明 rwoF}}  
-<O JqB  
>/b^fAG  
LlU'
_}>  
3. 建模&设计结果 BApa^j\?  
*7\W=-  
不同真实傅里叶透镜的结果： e d_m +NM  
/a%*u6z@  
xYmdCf@H  
E\w+kAAf  
4. 总结 Fl<
(m  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <R>Q4&we(  
b<\$d4Qy  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 MM7"a?y)  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
H]BAW*}  
w.tW=z5  
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。 PDhWFF  
658\#x8|  
应用示例详细内容 )+?HI^-[S  
\F[n`C"Is  
系统参数 EVG"._I@  
9-b 8`|s  
1. 该应用实例的内容 C}9Kx }q  
Q2q|*EL  
?C}sR:K/  
Z
^<Sj5}6  
z=B< `}@3  
2. 仿真任务 2pz4rc  
WI6(#8^p  
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。 M=W 4:H,gx  
Oohq9f#!  
3. 参数：准直输入光源 ;:U<ce=  
"tKNlHBu'  
F,zG;_  
:v_w!+,/  
4. 参数：SLM透射函数 zb>;?et;)  
lO[E[c G  
b9y)wBC%`  
5. 由理想系统到实际系统 J=@x
AVBc  
?;_H{/)m  
*(icR  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 S4)A6z$  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 vffH  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :Z[(A"dA  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 $5x]%1R  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 w?_`/oqd|  
};^}2Xo+  
W]zw
ghxH  
w [L&*
 
bfhz?,b  
应用示例详细内容 '^DUq?E4  
?]5Ix1  
仿真&结果 ;7L;  
k&!6fZ)  
1. VirtualLab中SLM的仿真 _\UIc;3Gl  
!O8.#+  
 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)。 xdqK.Z%  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 oK$'9c5<  
 为优化计算加入一个旋转平面 ZL,6_L/  
^;4YZwW5w  
)O&z5n7t4s  
o<nS_x  
2. 参数：双凸球面透镜 \qB6TiB/  
n_}aZB3;U  
}qL~KA{&  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 m2Q$+p@  
 由于对称形状，前后焦距一致。 PV(4$I}  
 参数是对应波长532nm。 k/@Tr
:  
 透镜材料N-BK7。 :xtT)w  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 =gs~\q  
KJX>DL 9\  
9>;} /*:H  
9*DEv0}a^  

:T5A84/C  
y] y9'5_  
3. 结果：双凸球面透镜 8+ hhdy*b  
F)7j@h^
 
+<{m45  
 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。 h9jc,Xu5X  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 p(?g-
  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 op.d;lO@  
.lr
5!Stb  
T0Q51Q  
\C7q4p?8  
7gr^z)${J  
4. 参数：优化球面透镜 R(`]n!V2  
iu|v9+  
2LC w*eT{)  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 X|'2R^V.  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +|0t  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 |Qr:!MA  
 透镜材料同样为N-BK7。 c$A@T~$  
*Dc@CmBr  
tpGCrn2w>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 TL@mM  
OJ>iq@>  
1yS&~ y?a  
Sc{Tq\t;%  
5. 结果：优化的球面透镜 h7*O.Opm=  
"&<~UiI  
G1[(F`t>  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 hkF^?AJ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 \447]<u  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 U=DEV7E  
]
'UgZsJ  
rs_h}+6"s  
[<S^c[47U  
6. 参数：非球面透镜 d"GDZ[6  
m9!DOL1pl  
aj v}JV&:  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 q:8\e  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~bGC/I;W>  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 )qd={  
37jQ'O U  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 x`L+7,&n  
$Elkhe]O %  
Qi^;1&  
`I#`:hj  
Bq{]Eh0%  
7. 结果：非球面透镜 ~1ps7[  
7 Kjj?~RA  
AAo0M/U'  
 生成期望的高帽光束形状。 u#3)p  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 +ouY  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ~j]d
ct7  
*{nunb>WO  
}Aw47;5q;  
X Ny Y$  
&g {<HU?BT  
8. 总结 Khap9a_q-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0R4akLW0  
bQj`g2eyM  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 qK,V$l(4#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8JP6M!F#  
W0|_]"K-  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 F9O`HFVK  
8$m1eQ`{  
扩展阅读 B.RRdK+:  
T5q-"W6\  
扩展阅读 1lsLG+Rpxi  
 开始视频 3C#RjA-2[  
-     光路图介绍 r@Nl2  
 该应用示例相关文件： :P,2K5]y  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 :G0+;[?N  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 V]m^7^m3  
E|{m"RUOy  
Z)5klg$c  
QQ：2987619807 3a9u"8lG