[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) %QcG^R  
应用示例简述 _O71r}4  
1. 系统细节 Hw-oh?=  
 光源 IF21T  
— 高斯激光束 Yoym5<xE  
 组件 ?z36mj"`o  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 6je%LHhL  
— 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 HK4`@jYQ  
 探测器 +_K;Pj]
x  
— 视觉感知的仿真 aLo>Yi  
— 高帽，转换效率，信噪比 WYd,tGz  
 建模/设计 JqhVD@1{  
— 场追迹： g KY ,G  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 i: uA&9  
r}M4()9L  
2. 系统说明 h 7P?n.K  
$ }bC$?^  
S:T>oFUot  
Y:Tt$EQ  
3. 建模&设计结果 &wC.?w$  
5nw9zW :'  
不同真实傅里叶透镜的结果： aD`e]K ^L  
[t\Mu}b  
4'e8VI0  
B=xZkc  
4. 总结 Cjb p-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -5*;J&.  
2PW3S{Dt  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8o!^ZOmU<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 JO$]t|I  
s+t eYL#Zi  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 \crmNH)3  
s9dBXfm  
应用示例详细内容 K%@SS8!oy  
8+b3u05  
系统参数 +:8YMM#9V  
VL1z$<vVXt  
1. 该应用实例的内容 `Wt~6D e  
f }e7g d]M  
WkmS   
_Dt TG<E  
30-wTcG  
2. 仿真任务 #>oO[uaY  
7!r`DZ"yF  
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。 AFA*_9Ut  
AH,F[vS  
3. 参数：准直输入光源 `-\JjMSQ1  
u _^=]K;  
eW<hC(  
OH~qJ<  
4. 参数：SLM透射函数 =l_"M  
M:M<bz Vu  
t;6/bT-  
5. 由理想系统到实际系统 =jHy6)6w  
QrA+W\=_`y  
$5[RR  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 . 2Q/D?a  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 p0@mumh
 
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Y5pNKL
 
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 t)+dW~g  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 a}{! %5  
j3F=P  
o%7yhCY  
L0~O6*bk  
351'l7F\  
应用示例详细内容 )9,"~P2[R  
s os&  
仿真&结果 [b'fz  
"+_0idpF  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ;c}];ZU3G  
~;` #{$/C&  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 m#p^'}]!;  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 dy'?@Lj;  
 为优化计算加入一个旋转平面 [Xg"B|FD0  
wtyu"=  
_Fg
eE`X  
&
GAx*.L  
2. 参数：双凸球面透镜 E$ rSrT(  
06 1=pV$CJ  
%m`QnRX?D  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :Tl?yGF  
 由于对称形状，前后焦距一致。 $4]PN2d&  
 参数是对应波长532nm。 GC2<K  
 透镜材料N-BK7。 RPQ)0.O7  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 egvWPht'_  
]y e&#  
gw^+[}U#  
@YELqUb*  
MN4}y5  
Y@eUvz
 
3. 结果：双凸球面透镜 e^TF.D?RS  
[OSUARm v  
1g+<`1=KT  
 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。 i:72FVo  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 lNw?}H  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 I 3PnyNZ  
&2J|v#$F  
V"XN(Fd^  
YoA$Gw2  
-M}iDBJx>#  
4. 参数：优化球面透镜 mLO6`]p{H  
I(SE)%!%S  
C'#:}]@E  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 3IIlAzne;  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Sz&`=x#  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 i^(<E0vS  
 透镜材料同样为N-BK7。 Z)~2{)  
&[uGfm+@  
so*7LM?ib>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 B=7L+6  
c-F&4V  
\kx9V|A'  
e9hQJ 1{)x  
5. 结果：优化的球面透镜 ]Az >W*Y  
t$J-6dW  
K""04Ew*pV  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 2#!D"F  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 0ro+FJ r  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 jiat5  
42M3c&@P  
;_!;D#:  
'Tn$lh  
6. 参数：非球面透镜 Jx]`!dP3  
lz>hP  
s$;v )w$  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Kfh"XpWc$  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 he,T\};  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 XcXd7e  

(`&g  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 qXW5_iX  
*7ox_
R@  
g?ft;kR6S  
Xs`/q}R  
oKU
JB.PF  
7. 结果：非球面透镜 GZ"O%:d  
t0Uax-E(  
ty ~U~  
 生成期望的高帽光束形状。 <M=K!k  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 {,m!%FDL  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 _<8n]0lX3  
VH/_0  
"-9YvB#  
e>[QF+e)y  
iMSS8J  
8. 总结 =8]'/b  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 x|Dj   
&wJ"9pQ~6E  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 E4PP&'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 F~m tE8B:  
MxYCMe4S[  
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。 Ut<_D8Tzx  
 j%lW+[%  
扩展阅读 W!{uEH{%l  
/<@oUv  
扩展阅读 rl4-nA  
 开始视频 }Vt5].TA  
-     光路图介绍 `O#y%*E  
 该应用示例相关文件： 7w9) ^  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 LWY`J0/  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ~ 60J  
PpbW+}aCF  
bz@4obRqf  
QQ：2987619807 :Z<-J`