[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) x lsqj`=  
应用示例简述
yoRU_%xA  
1. 系统细节 FP#FB$eP  
 光源 C{Asp  
— 高斯激光束 z305{B:Y  
 组件 l;"Ab?P\  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 0Rz(|jlbS  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 0G <hn8>  
 探测器 c=[q(|+O!  
— 视觉感知的仿真 yMc:n"-[  
— 高帽，转换效率，信噪比 joXfmHB}  
 建模/设计 "BKeot[""p  
— 场追迹： >r)X:K+I  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 <&pKc6+{  
8L5!T6+D&  
2. 系统说明 #fs|BV !  
o5Y2vmz?9  
6al=Cwf  
(X+s-4%  
3. 建模&设计结果 lFUWV)J\  
tfkr+ /  
不同真实傅里叶透镜的结果： L{
ho*^b  
r]P,9  
Ogg#jx(4  
g,]
@4|  
4. 总结 _M,lQ~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `Zz uo16  
`@`1pOb  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 D);'pKl  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 a :HNg  
| A:@&|  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 y69J%/c ra  
cPn+<M#  
应用示例详细内容 |%D%0TR&Q  
8I+d)(:  
系统参数 99OD=pxQ  
n&-496H  
1. 该应用实例的内容 JmOW~W  
2GWDEgI1o  
wH"kk4^  
{SG>'KXZ  
F6S~$
<  
2. 仿真任务 49 }{R/:  
Vf-5&S&9  
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。 0O2n/`'  
znZ7*S >6\  
3. 参数：准直输入光源 $T }Tz7(  
.tF|YP==  
R9r+kj_  
Y/U{Qc\6  
4. 参数：SLM透射函数 */OI*{Q  
; !$m1
 
?\H.S9CZ^  
5. 由理想系统到实际系统 r
Ol6lQW  
2H[)1|]l  
;RN8\re  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 X QbNH~  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 X;fy\HaU  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 *
+lsZ8'^C  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ~!+h?[miV  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 qeaA&(|5  
}X$l\pm  
Rt= X%[YL  
K]N~~*`%`  
"S(X[Y'  
应用示例详细内容 o;J;*~g  
6Dm+'y]l  
仿真&结果 "D> ]ES%5  
8?jxDW a  
1. VirtualLab中SLM的仿真 p/|(,)'+jx  
:d'65KMi  
 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)。 c<qe[iyt/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 TGWdyIk  
 为优化计算加入一个旋转平面 PM~*|(fA  
JmWR{du  
d><fu]'  
boQ)fV"  
2. 参数：双凸球面透镜 zS% m_,t  
b>q6:=((  
yMIT(  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 I}:L]H{E  
 由于对称形状，前后焦距一致。 b!~TAT&8  
 参数是对应波长532nm。 :|XCnK0
 
 透镜材料N-BK7。 =g0*MZ;
"  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 N+>'J23d!  
-h\@RC  
7,_-XV2  
w yD%x(  
\JU ~k5j  
_'*DT=H'U  
3. 结果：双凸球面透镜 {a4xF2  
Ve:&'~F2 s  
ib50LCm  
 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。 !V(`ZH  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *98Ti|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 YeIe\3x!N  
`Yogq)G}  
fu>Qi)@6a1  
_[$# b]V  
0}-#b7eR  
4. 参数：优化球面透镜 Hs<n^fyf  
;qVG \wQq  
_SF!T6A  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 DB Xm  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 GEi MmH?  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 1,u{&%yL"w  
 透镜材料同样为N-BK7。 x[}06k'  
(1y='L2rj  
W%zmD Hk~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 %Ht^yemQ  
T+BIy|O  
)v-Cj_W5]"  
j/`Up  
5. 结果：优化的球面透镜 [#zE. TW  
[,\i[[<  
~GYpat  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 (l;C%O7*  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 .r
6YrB@['  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 DrV0V .t,  
t!l/`e%J  
.='3bQ(UZ4  

g(aNyn
 
6. 参数：非球面透镜 2:/u2K  
#_,
uE9  
$Gd5wmb!  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 B^Bbso'{1  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 FB.!`%{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ${CYDD"mdy  
){jqfkL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 J,`_,T  
kYTOldfY2  
W
kcH5[  
6BR\iZ  
&:C{
/QnA  
7. 结果：非球面透镜 (,d/JnP  
Bd.Z+#%l"  
1wU=WE(kKZ  
 生成期望的高帽光束形状。 t{[gKV-b  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 widI s[ )  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 T:dX4=z  
0K`ZX&K?W  
Y]M^n&f
 
i)GeX:  
p5D5%B/  
8. 总结 %h
3L  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 CF,8f$:2  
QId"Cl)3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k62$:9`5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 65;|cmjv  
9PUa?Bc`=  
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。 n=;';(wR[  
u~ VswXc4  
扩展阅读 5>N6VeM  
mQmBf|Rl  
扩展阅读 -??!@R7V  
 开始视频 L,yA<yrC  
-     光路图介绍 [..,(  
 该应用示例相关文件： RCoeJ|  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 8x!+tw7  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 >a?
OXqYP  
[vZfH!vLP  
[0d-CEp[  
QQ：2987619807 AlAh S<