[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) Km6YP!i  
应用示例简述 a"g!
e^  
1. 系统细节 |WdPE@P  
 光源 )M//l1  
— 高斯激光束 DXK}-4"\  
 组件  H =^`!  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 h@WhNk7"xa  
— 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 Eue~Y+K*b  
 探测器 2oRg 2R}  
— 视觉感知的仿真 [o5Hl^  
— 高帽，转换效率，信噪比 ~B(4qK1G  
 建模/设计 %O;bAC_M  
— 场追迹： %lGfAYEM=  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 j;iAD:nf  
7y@Pa&^8  
2. 系统说明 u21EP[[,  
pDCeQ6?  
kO*$"w#X[p  
hJ#xB
6  
3. 建模&设计结果 M8b;d}XL  
} c}_<#I  
不同真实傅里叶透镜的结果： ^vO+
(p  
&wE%<"aRAl  
zb<6
Ov  
YgV817OV  
4. 总结 GMl;7?RA  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 V2|aN<Sx<  
|:<f-j7t~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Zt.|oYH$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7 uKY24  
!pdb'*,n  
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。 %vhnl'  
&,
CiM0  
应用示例详细内容 vf%&4\ib  
vv+z'(l  
系统参数 G&V/Gj8  
Fv<F}h?6  
1. 该应用实例的内容 bPt!
yI:  
1gy.8i  
NI [ pp`  
QTX
t8I  
Pjjewy1}^  
2. 仿真任务 T7u%^xm  
t+iHQfuP9A  
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。 <drODjB  
TS9|a{j3!  
3. 参数：准直输入光源 |pp*|v1t  
$$5aUI:$~$  
cH?B[S
;]  
j; y#[
|  
4. 参数：SLM透射函数 Vq?p|wy  
2Kyl/C,  
b@f$nS B  
5. 由理想系统到实际系统 T<p !5`B1  
=4PV;>X  
r^paD2&}  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 DBD%6o>]K  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 8UyMVY  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 \GZM&Zd  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ^xh;  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ^ ALly2
  
A}N?/{y)G  
HbAkZP  
\$e)*9)  
]? g@jRs  
应用示例详细内容 Dq5j1m.  
)~] (&  
仿真&结果 SB|Qa}62  
h=kh@},  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ,\ k(x>oy  
lWc:$qnR-K  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 E}p&2P+MR  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 s<_)$}  
 为优化计算加入一个旋转平面 tEKmy7'#  
U\;6mK)M^J  
RBm ;e0  
WDPb!-VT  
2. 参数：双凸球面透镜 L=8<B=QT$  
$yYO_ZBiy  
>>o
dZL  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 5b[jRj6  
 由于对称形状，前后焦距一致。 An"</;HU  
 参数是对应波长532nm。 G<f@#[$'  
 透镜材料N-BK7。 D+z?wuXk  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 7Kal"Ew  
3`.7
<f`  
S=nzw-(I  
hKjt'N:~ZY  
s
q[iY  
$lIz{ySJv  
3. 结果：双凸球面透镜 'BPp ]R#{  
U($dx.`v#  
@I/]D6 ~"  
 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。 3]UUG  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 W"'iIh)z `  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 I'iGt~4$  
.wu xoq  
YmgLzGk`  
(+3Wgl+]/  
,7NZu0  
4. 参数：优化球面透镜 V8-oYwOR  
U1RpLkibQ  
!@'6)/  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 %r6y ;vAf  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 g(J&m<
I  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 @reeO=  
 透镜材料同样为N-BK7。 Dzs[GAQ]  
)ZqJh  
~UjGSO)z}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 uVDa^+
=  
@u%_1  
GBFtr
 
/_Z652@  
5. 结果：优化的球面透镜 W.0L:3<"  
o1Q7Th  
a|=x5`h04~  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 fUQ6Z,9  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 `zXO_@C  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ,gOOiB }  
!M]\I&  
[$"n^5_~  
J
6G(_(d  
6. 参数：非球面透镜
F^LZeF[#t  
P(73!DT+  
8o0%@5M  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ?Ovqp-sw  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 pL%r,Y_^\x  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _({A\}Q|  
S"k*6U  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Gkv{~?95  
?Wt$6{)  
`8>Py~  

R@#G>4  
Ch%m  
7. 结果：非球面透镜 w{90`  
'X!?vK^]p  
k{$ ao  
 生成期望的高帽光束形状。 D<X.\})Md  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \$OF1i@
 
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 V-r3-b  
}~h(w^t  
?
zJOh^  
3lq Mucr  
S&Ee,((E(  
8. 总结 gzD@cx?V  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 xOHgp=#D  
Cssl{B  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 dVo.Czyd  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 U*P. :BvG  
R$Tp8G>j  
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。 3y~r72J  

P?]aWJ  
扩展阅读 MqA`yvQm  
[wB9s{CX  
扩展阅读 gxMfu?zk"  
 开始视频 dk<XzO~g  
-     光路图介绍 t/PlcV_M"  
 该应用示例相关文件： \VFHHi:I  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 eDZ8w  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ?cEskafb>  
.*JA!B  
eBO@7F$  
QQ：2987619807 :BGA.