[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@m<Ym-  
应用示例简述 qo_]ZKL44  
1. 系统细节 e:OyjG5_  
 光源 VNj@5s  
— 高斯激光束 8;#AO8+U7)  
 组件 XsUUJuCG  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ],[)uTZc  
— 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 9P.(^SD][z  
 探测器 <uD qYT$6  
— 视觉感知的仿真 d0 -~|`5  
— 高帽，转换效率，信噪比 M
3(k'q7&:  
 建模/设计 NR4Jn?l{  
— 场追迹： #*2Rp8n  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 FZXyfZw!|  
DMd ,8W7a  
2. 系统说明 =IHje;s  
O@jqdJu  
,J(lJ,c  
:#$F)]y'\  
3. 建模&设计结果 =Ndli>x}1  
.X'< D*  
不同真实傅里叶透镜的结果： bRPO:lAy  
O k7zpq  
3SNL5  
\84v-VK  
4. 总结 (Z-l/)Q  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 mW4%2fD[  
OCnFEX"  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |pW\Ec#(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >uy%-aXiVa  
MEq"}zrh  
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。 &?+WXL>  
=
.`jjDJ  
应用示例详细内容 <o0~H  
z[9UQU~x?  
系统参数 /IR#A%U  
6OB",  
1. 该应用实例的内容 Mw^*yW  
2dbRE:v5  
f=aIXhiYU  
6)[<)?A.[  
/P+q}L%  
2. 仿真任务 `Ko[r R+  
H}nJbnU  
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。 OM:v`<T!z  
BQjGv?p0s  
3. 参数：准直输入光源 7[K
CWJ  
v01#>,R  
@`|)Ia<  
P`"mM?u  
4. 参数：SLM透射函数 9y~"|t  
v0@)t&O  
R1%y]]*-P  
5. 由理想系统到实际系统 Qn=$8!Qqa  
s".HEP~]=  
1`-r#-MGG  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9%!dNnUk  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Mqv[XHfB  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 nP
A@h  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Q_O*oT(0  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 nvyB/  
MFwO9"<A  
)`?%]D  
?+`xe{k  
#jS[
  
应用示例详细内容 ;/sHWI f+Z  
CAgaEJhX3  
仿真&结果 dGkgaC+  
{p/YCch,  
1. VirtualLab中SLM的仿真 PW)aLycPK  
\Tm}mAvK/o  
 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+CajSV  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 %l$W*.j|;  
 为优化计算加入一个旋转平面 &;>4N"]  
m,tXE%l  
jv&+<j`r  
Q`6i=mB;  
2. 参数：双凸球面透镜 $YM_G=k  
^^}Hs-{T  
b{&FuvQg2  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =r6qX  
 由于对称形状，前后焦距一致。 n?QZFeI`  
 参数是对应波长532nm。 (vyz;Ob  
 透镜材料N-BK7。 OJ,m1{9$}  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 t9u|iTY f!  
8MF2K6  
-s"0/)HD  
.j?kEN?
w  
m#H_*L0  
x$B&L`QV  
3. 结果：双凸球面透镜 Pil;/t)"  
lLiQ;@  
'%7 Bxof  
 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。 fx?$9(r,  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 )=_ycf^MC  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 LmLGki$w  
]gP5f@`  
JN[0L:  
PT]GJ<K/  
*g$i5!yM'  
4. 参数：优化球面透镜 `W5-.Tv  
O\Eqr?%L)  
wNDbHR  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 @d&H]5  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 vsMmCd)7U  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 n=!uNu7  
 透镜材料同样为N-BK7。 GyC)EFd  
2wlKBSON  
,8VU&?`<}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <nzN$"%  
(Hp'B))2  
gH7z  
8r:M*25  
5. 结果：优化的球面透镜 R7_VXvm>z  
o"+ i&Wp~  
A lwtmDa  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ~]fJ
lfR*  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,=PKd&  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 j1U 5~%^  
1>pe&n/  
&ab|2*3?X  
P:{<*`q  
6. 参数：非球面透镜 c:\shAM&  
!G?gsW0\h  
qVgd(?hJ#  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 +U8Bln  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 aMwB>bt  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &M[f&_"8Q  
T*>`,}J  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 wL{qD  
:T@r*7hNT  
w{,4rk;Hr  
8]"(!i_;)  
)K]pnH|  
7. 结果：非球面透镜 Q*ju sm  
s"~5']8  
LN^f1/b*  
 生成期望的高帽光束形状。 0b-?q&*_  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 
Pqp *  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 1mgLX_U9  
{aOkV::  
d8x%SQ!V  

|m*.LTO  
<"tDAx  
8. 总结 p2O~>97t1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +c$I&JO  
#I0pYA2m  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 i
EHh{H(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7+,vTsCd  
R.RSQk7;  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ZI13  
P~ 0Jg# V  
扩展阅读 x\\7G^$<h  
Zq"7,z7  
扩展阅读 +l0g`:  
 开始视频 \;9W.d1i
U  
-     光路图介绍 B#l?IB~  
 该应用示例相关文件： l|"6yB |  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 "Ij
I'c  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Ngy=!g?Hk=  
_eQ-`?  
>hsuAU.UOR  
QQ：2987619807 I9
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