[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) b~06-dk1  
应用示例简述 FD(zj^*  
1. 系统细节 7=XQgbY/  
 光源 aKs!*uo0H  
— 高斯激光束 Bc}<B:q%b  
 组件 TRz~rW k  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Wm:3_C +j  
— 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 H
%7V)"  
 探测器
kF'^!Hp  
— 视觉感知的仿真 ^vm[`M  
— 高帽，转换效率，信噪比 Y0B
vN`E  
 建模/设计 'R*gSqx~  
— 场追迹： %u }|4BXoh  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 DGY#pnCu  
L*tXy>&b.  
2. 系统说明 0kgK~\^,.O  
uuj"Er31  
^ vI|  
zcJ]US  
3. 建模&设计结果 ..FUg"sSO  
)|LX_kyW  
不同真实傅里叶透镜的结果： wI>JOV7  
0vG}c5;F  
)$q<"t\#P#  
S "oUE_>  
4. 总结 7tAWPSwf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 w:FH2*  
w%S<N  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .u7
d  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?3SlvKI}H`  
]+0-$t7Y  
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。 ?Z4&j'z<  
OpxVy _5,  
应用示例详细内容 3+A 0O%0*  
x|0Q\<mEe  
系统参数 ?^BsR  
6?*iIA$b  
1. 该应用实例的内容 fH`1dU  
} Q1$v~  
`RGZ-Q{_  
:^%soEi  
@<vDR">  
2. 仿真任务 ,_NO[+5U  
;x^&@G8W`  
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。 "]c:V4S#`A  
CyG@  
3. 参数：准直输入光源 %c^]Rdl  
""pJO 6bI  
D{N1.rSxv  
{w!}:8p
 
4. 参数：SLM透射函数 hph 3kfR  
F!]UaEmV  
[-
6j4D  
5. 由理想系统到实际系统 +Yi=Wo/  
q<c).
4  
@Jm$<E  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 asQ" |]m  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 !&Q,]\j  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 d1y(Jt  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 #S<>+,Lk  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 F
i5,y;]R  
(59<Zo  
~Ag!wj  
S}Mxm2  
AZl=w`;/O%  
应用示例详细内容 7%7_i%6wP  
|:!0`p{R  
仿真&结果 &OI=rvDmo  
z[t$[Qg
 
1. VirtualLab中SLM的仿真 -D!F|&$  
Kq{s^G  
 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)。 W!tP sPM  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 
[j93Mp  
 为优化计算加入一个旋转平面 +e?ixvl
d  
8 6L&u:o:  
0eQ5LG?)  
).tZMLM/-  
2. 参数：双凸球面透镜 ^S<
Z'S  
Hlz4f+#I  
_&F6As !{  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Mm6 (Q  
 由于对称形状，前后焦距一致。 v0$6@K;M4G  
 参数是对应波长532nm。 ).ugMuk  
 透镜材料N-BK7。 v11mu2  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 PI{sO |  
o.Cj+`0}5  
i6X/`XW'  
/AMtT%91  
l>=c]  
x(S064  
3. 结果：双凸球面透镜 ~!:F'}bj  
L\-T[w),z7  
~(%G;fZ?x  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。  bM-Y4[  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 k*-+@U"+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &UzZE17R  
gcv,]v8  
%< W1y  
.Zwn{SMtu  
RisrU  
4. 参数：优化球面透镜 J|'T2g  
&rNXn?>b  
U3za}3  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ^ 1J;SO|  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 W B!$qie\  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 zM@iG]?kc  
 透镜材料同样为N-BK7。 =
} vG|  
@x
=CMF15  
B' :ZX-Q)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 hG ]jm  
Cog:6Gnw  
XkK16aLE  
J@Orrz2q#  
5. 结果：优化的球面透镜 [{zekF~)@  
qlgh$9  
94a_ W9  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ZDVaKDqZ_  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 `nizGg~1  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 1i>)@{P&BN  
BryMq !  
PkVXn  
XBr>K>(  
6. 参数：非球面透镜 lhjPS!A~  
~P/G^cV3s  
Jz|(B_U  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Lte\;Se.tu  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 WYh7Y  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 8bK}&*z<  
zh4o<f:-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 | 'z)RFqj  
aSK$#Xeu  
}YSH8d  
L`Ic0}|lzy  
A5/h*`Q\\  
7. 结果：非球面透镜 Kp&d9e{ Yc  
.6'T;SoK>  
@+2Zt%  
 生成期望的高帽光束形状。 z[k2&=
c  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ,J~1~fg89  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 WI
6er;D  
jG^~{7#  
#/ 4Wcz<  
w%ip"GT,  
wXZ-%,R-D  
8. 总结 <B fwR$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 x``!t>)O  
y%GV9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2`},;i~[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 y~dW=zO  
Vnl~AQfk|  
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。 JBYQ7SsAS0  
S2NsqHJr  
扩展阅读 Kr#=u~~M  
"E8!{  
扩展阅读 3a5H<3w_  
 开始视频 :{AN@zC0\  
-     光路图介绍 ]MHQ"E?
  
 该应用示例相关文件： F?dTCa  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 kQb0pfYs  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 q3[LnmH  
8%NX)hZyq}  
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QQ：2987619807 Rsulp#['