[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) fWf't2H&  
应用示例简述 o;21|[z  
1. 系统细节 dsOt(yNo  
 光源 1\)C;c
,  
— 高斯激光束 x`Wb9[u8  
 组件 b4f3ef  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4aKppj  
— 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 X3][C  
 探测器 +-T|ov<  
— 视觉感知的仿真 4];>
O  
— 高帽，转换效率，信噪比 L F&!od9[  
 建模/设计 IgRi(q^b-  
— 场追迹： OdOn wY  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 D< kf/hj  
MEM(uBYKOb  
2. 系统说明 #xfav19{.  
m.<or?l'y>  
f\r"7j  
G.$KP  
3. 建模&设计结果 O0s,)8+z5D  
}=JSd@`_  
不同真实傅里叶透镜的结果： o+L[o_er  
S;u.Ds&  
$$SJLV
  
J*_^~t  
4. 总结 \6bvk_
 
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  6@"E*-z$  
0~P]Fw^w  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4`ZoAr-5|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 s8 u`v1  
pNZ3vTs6  
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。 !/ dH"h  
s8'!1rHd  
应用示例详细内容 ko|M2\  
IwOL1\'T4  
系统参数 (XlvPcTi  
.l|
29{J  
1. 该应用实例的内容 6pt|Crvu
 
J1w3g,  
 E(wS6  
s Ytn'&$\  
Aar]eY\  
2. 仿真任务 TU;AO%5  
4.Fh4Y:$'  
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。 7HQL^Q  
<f=<r*6  
3. 参数：准直输入光源 t~)4f.F:  
n*i&o;5  
`t44.=%  
\Ui8gDJ8y5  
4. 参数：SLM透射函数 C~
?p85  
`z.sWF|f!O  
X"mPRnE330  
5. 由理想系统到实际系统 wkx#WC  
C1(RgY|  
.JTRFk{W  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 bKsEXS  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 gPA8A
>U)[  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 J`C 2}$ ~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 oB>#P-V  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 :;TF_Sv  
9UV}`UM3V  
XH0o8\.  
TaaCl#g$?  
cvf?ID84  
应用示例详细内容 Nq^o8q_  
Bn%?{z)  
仿真&结果 he@Y1CY  
wAgVevE  
1. VirtualLab中SLM的仿真 vO53?vN[m9  
f:y:: z  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 f`K#=_Kq7  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 L>&{<M_  
 为优化计算加入一个旋转平面 k {vd1,HZ  
b|G~0[g  
GMkni'pV  
{.0I!oWv  
2. 参数：双凸球面透镜 0v6Z4Ahpo  
f}KV4'n  
KY0<N9{  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 \Tn
K<83  
 由于对称形状，前后焦距一致。 W5e>Z&&  
 参数是对应波长532nm。 (CtRU  
 透镜材料N-BK7。 k^cnNx  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 }6 u)wF5  
k2_y84;D  
3q@H8%jcw  
69Z`mR  
j9w{=( MV  
t$p%UyVE  
3. 结果：双凸球面透镜 0F6@aQ\y3  
~BgYD)ov  
;9-J=@KY4  
 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。 C OL"/3r  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 hOV5WO\  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 __uk/2q  
Lpnw(r9Y  
{w,<igh  
kmlO}0  
33a}M;vx  
4. 参数：优化球面透镜 a*_&[  
qI tbY%  
q$s)(D  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 iCGHcN^3  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 kQ_Vj7  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 EG_P^<z  
 透镜材料同样为N-BK7。 .:B0(4Mj  
s0h0E
pED  
9"/=D9o9  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (JE&1 @  
ae2I,Qt%  
9Uz2j$p7  
aW;)-0+  
5. 结果：优化的球面透镜 T :^OW5d  
f'7/
Wj  
t:,lz8Y~  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 7s{['t  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 kFT*So`'  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 VG$%Vs  
P.=Dd"La  
?VTP|Z  
AT2D+Hi=E  
6. 参数：非球面透镜 jxq89x  
*13-)yfd  
^L\w"`,~  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !>+m46A  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <~svy)Cz  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 N[DKA1Ei  
N>g6KgX{K  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <iH"5DEe  
qjf4G[]!  
mM+^v[=  
`}}|QP5xG  
V.yDZ"  
7. 结果：非球面透镜 {n<1uh9~$8  
 3L4v@  
NjdDImz.;s  
 生成期望的高帽光束形状。 6pZ/C<Y|W  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 KEq48+j  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 m (kKUv  
&##JZ  
/CbM-jf  
h<WTN_i}  
v
|jwz.jM  
8. 总结 =}e{U&CX  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6}\J-A/  
lZ`@ }^&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 hs
I9{j]f  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^~bAixH^k  
Ro2!$[P
 
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。 <#T#+uO  
/q"8sj/  
扩展阅读 Rp}Sm,w(  
xP'"!d4^i  
扩展阅读 Xcg+ SOB  
 开始视频 &>ykkrY  
-     光路图介绍 1nE`Wmo.2  
 该应用示例相关文件： 3Z%jx#  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 TF,([p*  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Bv6~!p  
d#I; e  
P4s,N|bs`  
QQ：2987619807 X}&Y(kOT