[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) SG(%d^x
`R  
应用示例简述 Zh@4_Z9n!  
1. 系统细节 P ],)  
 光源 hB2s$QS  
— 高斯激光束 rC1qGzg\a  
 组件 6.`}&E  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 kB$,1J$q  
— 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 o1p$9PL\:  
 探测器 :$GL.n-?  
— 视觉感知的仿真 P0`>{!r6@  
— 高帽，转换效率，信噪比 ecSdU>  
 建模/设计 B4\:2hBq  
— 场追迹： )$lSG}WD  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 }e/[$!35  
e@2E0u4   
2. 系统说明 ]sm0E@1  
c*M)DO`y;h  
%(dV|,|v  
m"?'hR2  
3. 建模&设计结果 Hd=D#u=A4{  
@]y{M;  
不同真实傅里叶透镜的结果： Vx\#+)4  
H(5ui`'s  
6>LQGO  
"x=@,*Bk  
4. 总结 xRTg [  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5wE !_ng>|  
9>.<+b(>!'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !Wdt:MUI8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *+,Lc1|\  
Jq?^8y  
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。 "oj
Df3@{  
Z|cTzunp  
应用示例详细内容 UtGd/\:  
"z(fBnv  
系统参数 Bgo"JNM  
q*<J$PI  
1. 该应用实例的内容 WO \lny!  
v%l|S{>(  
*"wD&E?  
(8m\#[T+R  
jQK2<-HZ3  
2. 仿真任务 aP6%OI  
#`6OC)1J  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 5f^`4pT  
31o7R &v  
3. 参数：准直输入光源 YRM6\S)py  
^v'g~+@o  
wJ]$'c3  
6!}m$Dvt~  
4. 参数：SLM透射函数 ~i_R%z:y  
xdTzG4  
dC;d>j,  
5. 由理想系统到实际系统 D^R! |K/  
u):Rw  
yQA"T
?  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 6
Nd_YX  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 >*Qk~kv<%  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <4A(Z$ZX)  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]zM90$6  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /wCxf5q0  
.*wjkirF#~  
k9VQ6A  
@l6dJ  
$Ln
2O
#  
应用示例详细内容 +[l{C+p  
u!Eu
lAl  
仿真&结果 2Nt]Nj`  
?k7/`gU  
1. VirtualLab中SLM的仿真 zKAyfn.A  
$m%/veD k  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 T?}=k{C]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 },QFyT  
 为优化计算加入一个旋转平面 O9 Au =  
:-'ri Ry  
2Z1(J% 7  
\?mU$,voI  
2. 参数：双凸球面透镜 7QL) }b.H  
[]fj~hj  
XuAc3~HAd  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 W,oV$ s^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 1p5q}">z  
 参数是对应波长532nm。 eEds-&_  
 透镜材料N-BK7。 {~p %\  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 b8-^wJH!  
vR.6^q  
nOoh2jUM  
By"ul:.D  
[`nyq)  
<HX-qN
A?  
3. 结果：双凸球面透镜 K]azUK7  
Erymx$@P  
WAXrA$:3J  
 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。 /SM#hwFxJ&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _"e( ^yiK  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 %;XuA*e  
I3=Sc^zz&V  
K>p:?w  
)t 7HioQ  
Cr\/<zy1-e  
4. 参数：优化球面透镜 gmH0-W)=  
sBG(CpQ  
nLLHggNAV  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。  k`zK  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 j:<T<8.o  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ,3TD $2};.  
 透镜材料同样为N-BK7。 ]tV{#iIJ*  
k5\ zGsol  
s5|)4Zac  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9Yne=R/]  
7.'j~hJL  
\}&w/.T  
F,$$N>  
5. 结果：优化的球面透镜 7`n8 OR4  
9jFDBy+  
Olrw>YbW  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。
;Cpm3at  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 g}`CdVQ2M<  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 9CSz<[  
\
FX3=WW  
\DdVMn  
,(b~L<zN&  
6. 参数：非球面透镜 ~$9"|  
b<MMli  
[-}%B0S**  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 5w%9b  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 6q7Y`%j
 
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \shoLp   
Xq$0% WjG  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 nr6[rq  
D#(L@{vC  
qoq<dCt3  
\3UdC{~  
uB9+E%jOdQ  
7. 结果：非球面透镜 n m$G4Q  
gU$3Y#R  
jDR\#cGrZ  
 生成期望的高帽光束形状。 4ov~y1Da)  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 gKEvgXOj  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 3Q6
#m3AWY  
r+obm)Qtp  
!kYmrj**  
~#xRoB
y3  
FiH!)6T  
8. 总结 g[Y$SgJ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 cA^7}}?e  
7E]l
=Z`x  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5rhdm?Ls0  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 eS+LFS7*k  
T{Q&}`D)r  
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。 t38T0Ao  
N($]))~3&  
扩展阅读 aesFv)5DK  
N{@eV][Q  
扩展阅读 &wvv5Vd  
 开始视频 w/@%x
y  
-     光路图介绍 2Ki/K(  
 该应用示例相关文件： r#}%sof  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Mqy`j9FbL  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 9tgkAU`  
Sy~Mh]{E  
=ye}IpC*M  
QQ：2987619807 @5ybBh]