[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) ll1?I8}5|  
应用示例简述 KK(x)(  
1. 系统细节 }n6BI}n  
 光源 Xu3^tH-b<  
— 高斯激光束 XT{1!I(  
 组件 9Lk.\.  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 1)#<nk)I  
— 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 -ud~'<k  
 探测器 :eQ@I+  
— 视觉感知的仿真 mb0${n~fz  
— 高帽，转换效率，信噪比 =)Ew6} W6  
 建模/设计 GK95=?f~8;  
— 场追迹： $Y$!nPO  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 zY[6Ia{L  
4E4o=Z|K  
2. 系统说明 n.$<D
[@  
xVfJ]Y  
s7FqE>#c0  
s=q\BmG  
3. 建模&设计结果 q5lRc=.b[  
5tP0dQYd
 
不同真实傅里叶透镜的结果： /nb(F h|{T  
A6lf-8ncx  
Yr-,0${m  
#%k5s?cP@  
4. 总结 n9bX[+#d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 SnQ$  
'(2G qX!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 b ";#qVv C  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 umrRlF4M;  
ed{z^!w4  
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。 @#VxjXW^  
CG=#rc]vz  
应用示例详细内容 H1\~T  
&JfyXM[]  
系统参数 vm8QKPy  
Esw&ScBOP  
1. 该应用实例的内容 r}f-.Fo  
J4`08,  
>/e#Z h  
2
Q9s?C  
EHzU`('?[  
2. 仿真任务 9!bD|-6y  
M/UJb1<  
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。 'QCvN b6  
yc%AkhX*  
3. 参数：准直输入光源 =b`>ggw#  
@Z3b
^G[  
%NeKDE  
? ~_%I  
4. 参数：SLM透射函数 ]~ec]Y  
k9}im
 
c%xxsq2n  
5. 由理想系统到实际系统 :+E>UzT  
T+sO(;  
PCw.NJd$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 *:YW@Gbm  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 K<s\:$VVh  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 5n(p1OM2q  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 r\Man'h$  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 m{b(^K9}  

.Z/"L@  
dr9I+c7
u  
&X|z(vSJ$  
>Pv%E  
应用示例详细内容 _
e`b^_  
_^SNI~  
仿真&结果 6GJ?rE E/  
c?IIaj!  
1. VirtualLab中SLM的仿真 RCxqqUS\C  
Oh8;YE-%  
 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)。 #lJF$  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [=V

8  
 为优化计算加入一个旋转平面 k U3] eh\I  
BJW;A>@Pj  
]t#,{%h  
j5$Sm  
2. 参数：双凸球面透镜 {{2ZWK 6|  
&<!I]:Y  
_k ~bH\(  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 -sc@S
oS  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :=~([oSNW"  
 参数是对应波长532nm。 ?+5K2Zk  
 透镜材料N-BK7。 u!g<y  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 :j9;P7&"?  
mg#+%v  
bZtjg  
0Q>Yoa 11  
0|4XV{\qT$  
O"Xjv`j:  
3. 结果：双凸球面透镜 T[<9Ty'^  
t%8*$"~X  
.^Ek1fi.  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 4|Z3;;%+  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 yYF80mnJz  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 '<XG@L  
bLf }U9  
2+ 9">a@  
E-!`6  
#]:nQ(  
4. 参数：优化球面透镜 L0uN|?}  
t,=khZ  
_jnH!M
w  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 \W*ouH  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 K3\U'bRO  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ii~~xt1  
 透镜材料同样为N-BK7。 X0 %k`3  
'z+8;g.ekO  
m3,]j\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 r[~Km5  
=_v_#;h&  
gv<9XYByt  
iyj&O"  
5. 结果：优化的球面透镜 ^
*Rrx  
mtJI#P  
vw+ @'+  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 *[_?4*F  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 W~DY-;  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 _=,[5"  
!@bN  
qY0GeE>N  
S W  
6. 参数：非球面透镜 Pm;"Y!S<  
x{&Z|D_CM  
+]*?J1Y8Z  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 HfmTk5|/  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 j;<;?IW  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 j7O7P+DmS  
mDj:w#q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =|uX?  
i' N  
I_eYTy-a`1  
Z&/;6[  
|4wVWJ7   
7. 结果：非球面透镜 v>0xHQD*<M  
JNk ]$ xz  
TQbhK^]  
 生成期望的高帽光束形状。 >dZ x+7  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ~M43#E[oOF  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 /t ,ujTK  
#CVD:p  
l<^#@SH  
.qF@ }dO
 
}U+gJkY2  
8. 总结 QbpRSdxy`$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1kTJMtZG~  
5/Swn9vwl  
 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~&.|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 f,PFvT$5e  
8M:;9a8fh  
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。 !]5F2~"v  
Bz!ddAvlK  
扩展阅读 #p*OLQ3~  
'{U56^b]  
扩展阅读 N.BD]_C  
 开始视频 >l
'QX(  
-     光路图介绍 qFf'RgUtP  
 该应用示例相关文件： USe"1(|E  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 sDWX} NV  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 D='/-3f!F]  
RH>b,  
c9iCH~  
QQ：2987619807 r~TiJ?8I