[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) 2O?Vr" A  
应用示例简述 <sm#D"GpP  
1. 系统细节 sGXp}{E9  
 光源 fx]\)0n  
— 高斯激光束 -0{T
 
 组件 P]|J?$1K  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 QIR4<]/  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 t8L<x  
 探测器 K4iI:  
— 视觉感知的仿真 hfJrQhmE  
— 高帽，转换效率，信噪比 pGO|~:E/L  
 建模/设计 );0<Odw%.  
— 场追迹： :Tlf4y:/w  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 3?!G-  
NYWG#4D  
2. 系统说明 6"BtfQ")  
D=jSh  
N!tpzHX
w  
|z.Gh1GCy  
3. 建模&设计结果 l[tY,Y:4qO  
szf"|k!  
不同真实傅里叶透镜的结果： .}IK}A/-  
G> f^2  
r~ZS1Tp  
K<$wz/\  
4. 总结 vpZu.#5c  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 EJWOXxU  
:iP>z}h  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 v_y!Oh?EG  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^L>MZA ?  
.
.vSL  
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。 ^+(A&PyP?  
xI=}z
 
应用示例详细内容 u5xU)l3  
o0zc}mm  
系统参数 XkMs
  
_myg._[  
1. 该应用实例的内容 KzEuPJ?  
<'PR;g^#  
ovhC42i  
zvek2\*rO  
d$2@,  
2. 仿真任务 /#S4espE  
nz,Mqol  
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。 ig2{lEkF  
.V5q$5j  
3. 参数：准直输入光源 V_)5Af3wY  
N?MJ#lC F  
e%P+KX  
D8r>a"gx  
4. 参数：SLM透射函数 -mev%lV  
W0
+gfg  
5~_eN  
5. 由理想系统到实际系统 Cm,*bgX  
*r)zBr  
wMlf3Uz  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 YtwmlIar`  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 U^E  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 n/9 LRZD|w  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 D..{|29,:  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 AijPN  
jI*}y[o  
9[epr+f  
R9b/?*%=9  
}<( "0jC  
应用示例详细内容 l _kg3e4  
otmIu`h  
仿真&结果 y1,?ZWTayr  
jRv;D#Hp  
1. VirtualLab中SLM的仿真 _~X8/p/Qh  
^%K1R;  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 +z
]:CF  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 lKh2LY=j  
 为优化计算加入一个旋转平面 d&PE,$XC  
HMEs8.  
gmF_~"^34  
D\45l  
2. 参数：双凸球面透镜 <;$Sa's,LE  
&y#\1K  
,$MWk(S  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 cM> G>Yzo  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Lu8%qcC  
 参数是对应波长532nm。 &.cGj@1!J  
 透镜材料N-BK7。 zer&`Vr  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。  |0C|$2  
M-
&^   
S7?f5ux  
"v\ bMuS  
2 Ft0C2  
bl:a&<F  
3. 结果：双凸球面透镜 <'>d0:>N  
3X-{2R/ 3  
dUsJv  
 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。 u):%5F/  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 h@PMCmf_  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 z) ]BV=  
K]H"qG.K  
3<KZ.hr  
\28b_,i+  
\jF" nl  
4. 参数：优化球面透镜 r 48;_4d)D  
2HvTM8  
+Y
Q)}v  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 a>)_ `m  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 8T>3@kF  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 S+_A <p  
 透镜材料同样为N-BK7。
. T6_N  
Azq#}Oe)u  
GDo)6du
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 YWcui+4p}  
|h^G$guw  
7)8rc(58  
y0&V$uv/  
5. 结果：优化的球面透镜 3IU$  
0btmao-  
oSu|Yn  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 .swgXiRvs  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >n$EeJ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 , IMT '*  
_Ssv:xc,  
hIzPy3  
.^9/ 0.g8t  
6. 参数：非球面透镜 lk+=
26>  
4Rrw8Bw  
3-9J"d!  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 HAI1%F236  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 1v[#::Bs  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 X*>o9J45V  
ys.!S.k+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^;bGP.!p  
=AnZ>6  
}'w^<:RSy  
V%
{9o  
fdCxMKlu;  
7. 结果：非球面透镜 p@NEr,GB  
H z< M  
yNWbI0a  
 生成期望的高帽光束形状。 /k3n{?$/  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 <2TB9]2. g  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 *]>OCGsr  
4Ow Vt&  
zhR_qW+  
:hl}Zn~jt  
}07<(,0n  
8. 总结 66"ZH,335  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 i/O,`2  
v0jz)z<#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I8-&.RE  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 v;F+fOo  
`>Kk;`  
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。 9V4V}[%  
bbPd&7  
扩展阅读 7"CH\*%  
["#A-S  
扩展阅读 z7l;|T  
 开始视频 n nnA,  
-     光路图介绍 tpx3:|  
 该应用示例相关文件： {'wU&!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 $O]E$S${  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 #35S7G^@`  
K7&8;So  
Vp-OGX[  
QQ：2987619807 _I70qz8