[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) 9p>3k&S  
应用示例简述 xI}]q%V  
1. 系统细节 .~ZNlI {K  
 光源 d[-w&[iy  
— 高斯激光束 e|"`W`"-  
 组件 )h2wwq0]  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 fCO!M1t  
— 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 #x':qBv#  
 探测器 WvUe44&^$  
— 视觉感知的仿真 4=*VXM/  
— 高帽，转换效率，信噪比 Maf!,/U4  
 建模/设计 N}>`Xm5'  
— 场追迹： )Qp?N<&'  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 \qNj?;B  
Y;xVB" (  
2. 系统说明 {j ${i  
&0Wv+2l@  
WP2|0ib  
<CzH'!FJN  
3. 建模&设计结果 2@uo2]o)  
gqyQ Zew  
不同真实傅里叶透镜的结果： z)]_(zZ^  
i7mT<w>?  
Vyu0OiGcR  
N/qr}- 3z  
4. 总结 `[VoW2CLH+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 y5BNHweaRb  
D0lgKQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 xo7H^!_   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7MOjZD4?  
fC&Egy  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 y9pQ1H<F;  
6_^u}me  
应用示例详细内容 a}hpcr({?  
az?B'|VX  
系统参数 Y>R|Uf.o z  
>m44U 9  
1. 该应用实例的内容 ~ 9^
1m  
 Q.DtC  
%fJ*Ql4M  
UfOF's_'<  
TPvS+_<oL{  
2. 仿真任务 {S'xZ._=  
?VC
b@&*  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 kJZBQ<^  
ncu &<j}U  
3. 参数：准直输入光源 4F??9o8}  
N&-d8[~  
w2@ `0  
~Q0jz/#c  
4. 参数：SLM透射函数 ^ :6v- Yx  
n;xtUw6\  
TStu)6%`  
5. 由理想系统到实际系统 }f;Zx)!  
iNT
1lk  
r*p<7  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 zX{
[Z  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 .B6$U>>NS^  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 g(;t,Vy,I  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 YaFQy0t%/5  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ,CA,7Mu:  
%K\_gR}V  
:@`Ll;G  
`Ft.Rwj2:m  
'2WYbcU  
应用示例详细内容 A@?2qX^4  
s~Ni\SF  
仿真&结果 oi::/W|A+  
i(a2FKLy  
1. VirtualLab中SLM的仿真 q\x*@KQgM  
DHaSBk  
 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)。 g%4-QCZ,  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 -
9UQs.Nv  
 为优化计算加入一个旋转平面 wbUpD(  
Vx~[;*{,C9  
7
1z$a  
>wNE!Oa*B  
2. 参数：双凸球面透镜 W&A22jO.1  
F7E#x  
cZe,l1$  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 c#<v:b  
 由于对称形状，前后焦距一致。 5$`i)}:s  
 参数是对应波长532nm。 JY"<b6C^  
 透镜材料N-BK7。 >Yl?i&3n  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 9} :n  
;4z6="<Y  
_Su? VxU  
W=M]1hy  
pfe9n[  
JY(_}AAu  
3. 结果：双凸球面透镜 Z
oh2m`6  
xm6=l".%z  
G[)Ll=  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 aW$sd)  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 V&-pgxf;  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 b%2+g<UKh  
l5b? 'L  
1[ ME/r  
+?),BRCce  
s_N?Y)lS+(  
4. 参数：优化球面透镜 y[UTuFv~Q
 
k
#_B^J&d  
C&^"]-t  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 XkHO=  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 AMp[f%X  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 JQP7>W  
 透镜材料同样为N-BK7。 _8vq]|rC  
4GH?$p|LX  
Psij*%I4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 gI~Ru8  
t|0Zpp;  
,]gYy00w0s  
t4R=$ km  
5. 结果：优化的球面透镜 ypM0}pdvTp  
lEL&tZ}  
+!\$SOaR{  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 (]n^_G#-$  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 EtjN :p|$  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 M.O3QKU4  
_w/w~;7  
-&I
)3  
494"-F6  
6. 参数：非球面透镜 CvW*/d q  
ZW{pO:-  
p^_2]%,QeM  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 QCIH1\`jW  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 8@^=k.5IK  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 $-H#M]Gq  
'!>LF1W=  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 AP&mr1_  
h W\q  
tn&~~G~#  
[1K\ _  
Lgw!S~0  
7. 结果：非球面透镜 H,bYzWsrPo  
 pbM~T(Y8  
&sleV5V  
 生成期望的高帽光束形状。 th]1> .  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 T2|dFKeWG  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 =:OS"qD3l  
%
g1:yx  
K;Qlg{v  
lArYlR}  
3@P 2]Q~D  
8. 总结 Goa0OC,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]f#1G$  
OPHf9T3H  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 f}
Mx\dc  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7<;87t]]  
zXWf($^&E  
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。 .21[3.bp/q  
%2>ya>/M  
扩展阅读 &Jw]3U5J  
8L]em&871  
扩展阅读 32j@6!  
 开始视频 w ryjs!  
-     光路图介绍 I,J
*\)-%J  
 该应用示例相关文件： oRmz'F  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 l>p S23  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 qXC>DGy  
hZ6CiEJB  
1Z-f@PoM  
QQ：2987619807 !;EG<ji,gj