[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) BKFO^  
应用示例简述 8~y!X0Ov!  
1. 系统细节 ,7nu;fOT[  
 光源 ,~L*N*ML  
— 高斯激光束 /fQcrd7h  
 组件 -J
]?M  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 W83d$
4\d  
— 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 4DIU7#GG  
 探测器 t!D
'ZLw
 
— 视觉感知的仿真 Q}#4Qz~n  
— 高帽，转换效率，信噪比 tbQY&TO1  
 建模/设计 GEPWb[Oa  
— 场追迹： COi15( G2  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 F'~r?D  
kn#?+Q  
2. 系统说明 ?MDo. z3  
d /jx8(0  
?M90K)&g{  
Uahh|>s  
3. 建模&设计结果 >A
)Sl'  
za>%hZf\  
不同真实傅里叶透镜的结果： Y] 1U108  
\t{iyUx
Y  
+5fB?0D;  
1D%P;eUDp  
4. 总结 /G5KNSi  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lB}?ey  
=K@LEZZ'/<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 R/u0,  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4n#u?)  
mjOxmwo  
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。 l(Y32]Z  
$y;w
@^  
应用示例详细内容 s-
#@t  
ImQ-kz?b  
系统参数 QXI~Toddj  
[KUkv  
1. 该应用实例的内容 t{,$?}  
1uo
|a  
{9J|\Zz3  
K-YxZAf  
\Vv)(/q{  
2. 仿真任务 $d1ow#ROgy  
}51QUFhL0  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 }[%F  
qX&+  
3. 参数：准直输入光源 6cg,L:j#  
x~'_;>]r_  
Ob%iZ.D|3<  
H28-;>
'`  
4. 参数：SLM透射函数 !/`AM<`o  
VK4UhN2  
<F`9;WX  
5. 由理想系统到实际系统 eDo4>k"5  
*K>2B99TXu  
F_u?.6e]  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 bSM|"  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。
W)`>'X`  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <S_0=U  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Q3r]T.].h  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4Zjd g`  
"-fyX!  
y2k's  
3{H!B&sb  
x1 LI&  
应用示例详细内容 PazWMmI  
/3+E-|4s  
仿真&结果 [L7S`Z  
//G&=i$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 I9TNUZq('  
7ey|~u2  
 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)。 "% i1zQo&  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 X:FyNUa  
 为优化计算加入一个旋转平面 h1)+QLI  
<-d-. 8  
zv1,DnkqF  
+=`w  
2. 参数：双凸球面透镜 WOYZ  
F0m[ls$  
r
I)&.5^  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 bz&9]%S<  
 由于对称形状，前后焦距一致。 YU87l  
 参数是对应波长532nm。 aF=;v*  
 透镜材料N-BK7。 WUDXx %  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 5W{|?l{  
1^Q!EV  
TR?jT U  
J(~xU0gd'  
G*v,-O  
kSJ:4!lFU  
3. 结果：双凸球面透镜 LGy!{c  
M~sP|Ha"+  
LQ$dT#z2A  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 p8y
<:8I  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 a`||ePb|W~  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -r_Pp}s  
QK~>KgVi  
@S012} xH  
Erl@]P4  
.b%mr:nEt7  
4. 参数：优化球面透镜 bF@iO316H  
{-IRX)m*  
R[lA@q:  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 t/"9LMKs?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 zHj_q%A  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4_eFc$^  
 透镜材料同样为N-BK7。 {XS2<!D  
Z*5]qh2r8  
(i'wa6[E8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4p&SlJ  
RG_)<U/B  
H~qY7t  
RK]."m0c~#  
5. 结果：优化的球面透镜 r,Pu-bhF  
HLt;1:b  
XG6UV('  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 HPWjNwM  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 s&OwVQ<M  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 f1VA61z{)  
#lm1"~`5  
qoD M!~  
~R W6;  
6. 参数：非球面透镜 Xp3cYS*u  
_bq2h%G=8  
@*LESN>T@t  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 xZ"kJ'C4}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Q ?W6  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 w3IU'(|G  
z
//6
yr  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7~q'3 N  
\E<)B#  
w4+bzdZ  
6{I5 23g  
0ID 8L [  
7. 结果：非球面透镜 1z(y>`ZBq  
dQFx]p3L  
{z%%(,I  
 生成期望的高帽光束形状。 cYTX)]^u  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 dTP$7nfe
 
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 .es= w=  
93y.u<,2;  
iyhB;s5Rgw  
t UW'E  
1k>*   
8. 总结 (5N&bh`E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0)qLW& w  
MgLz:2 :F  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8YBsYKC  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7QRtNYo#\  
UkL'h&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。 Fx0<!_tY-  
/T*]RO4%>]  
扩展阅读 j:,*Liz  
m5LP~Gb  
扩展阅读 vexQP}N0  
 开始视频 ]IkjZ=  
-     光路图介绍 gGdZ}9  
 该应用示例相关文件： o0Hh&:6!M  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 6i\b&  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 zn3i2MWS  
,k@fXoW  
]?Ru~N}  
QQ：2987619807 I#f<YbzD