[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) tO?NbWcp  
应用示例简述 dUt$kB  
1. 系统细节 c>SFttbU  
 光源 4lM)
ZDg  
— 高斯激光束 qu8!fFQjYL  
 组件 J#1-Le8@  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ot%^FvQ[c  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 Np2I*l6W  
 探测器 a:q>7V|%$  
— 视觉感知的仿真 MWGs:tpL4  
— 高帽，转换效率，信噪比 c+BD37S  
 建模/设计 EO.Se9ux  
— 场追迹： g4eEkG`XTS  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 T<o^f n,H  
i`nmA-Zj[  
2. 系统说明 _DDknQP  
 dmR>u
 
D,3Kx ^  
Oc,E\~  
3. 建模&设计结果 b(E}W2-t  
54lU~ "  
不同真实傅里叶透镜的结果： k?bIu  
lmGVSdo   
xM+_rU M|h  
mp'Z.4  
4. 总结 CI#6r8u  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 TmS-w  

_ww>u""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。 ~vbyX  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 qsT@aSIo9  
S^8C\ E  
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。 u# TNW.  
AT:L&~O.  
应用示例详细内容 gR\z#Sg  
[ pe{,lp  
系统参数 Tqf:G4!  
O|} p=ny  
1. 该应用实例的内容 mi';96

  
x]Pp|rHj  
p{vGc-zP.  
*2T"lpl  
2FVO@D  
2. 仿真任务 Vr^UEu.w?  
/Kd9UQU  
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。 +QW|8b  
R/WbcQ)  
3. 参数：准直输入光源 3|0wD
:Dy  
m ?e::W  
: MEB] }  
7WMF8(j5  
4. 参数：SLM透射函数 e0$.|+  
Dq~\U&U\$  
v[2N-  
5. 由理想系统到实际系统 `DFo:w!k  
<-h[
I&."  
^$AJV%3wI  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 rJM/.;Ag  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 W%wc@.P  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 vf@toYc[E  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 "?M)2,:A  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Y6E0-bL@Fe  
1xD?cA\vu  
8yC/:_ML  
W9G1w
U  


*%ta5a  
应用示例详细内容 }Pm;xHnf&  
3+/^  
仿真&结果 VeipM  
8~}~d}wW  
1. VirtualLab中SLM的仿真 eyzXHS*s;L  
VZ]}9k  
 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)。 j0~dJ#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0JXXJ:dB  
 为优化计算加入一个旋转平面 ^4~?]5Y\  
-y'tz,En.  
}3/|;0j$  
9 >"}||))  
2. 参数：双凸球面透镜 H1d2WNr[  
4g)$(5jI}  
YM,UM>  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 m2\[L/W]  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :I2spBx  
 参数是对应波长532nm。
j%)@f0Ng  
 透镜材料N-BK7。 m^o?{ (K  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 fP/;t61Z  
jpkKdQX)  
v[\GhVb  
lxfv'A  
Rjn%<R2nW  
F*JbTEOn  
3. 结果：双凸球面透镜 ~^J9v+  
N *,[(q  
"#8I &xZK  
 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。 tkP& =$  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 IqFmJs|C  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 o0_H(j?  
*>k6n5%  
ZmvtUma  
&],O\TAul  
-XfGF<}r  
4. 参数：优化球面透镜 lXRB"
z  
' L-h2  
r2\}_pIj  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 uMjL>YLq{?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 "8 ?6;!,  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 E%?> %h  
 透镜材料同样为N-BK7。 BKK@_B"  
 ]l}bk]  
nT7]PhJ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 kyf(V)APPu  
XEUS)X)  
5O~;^0iC  
Ckhwd  
5. 结果：优化的球面透镜 Y=@iD\u  
k- exqM2x=  
W~5gTiBZ]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 E(*S]Z
[  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 p.5 *`, )  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 S[CWrPaDQ  
OKA6S*  
L+Gi  
ZU`HaL$  
6. 参数：非球面透镜 4{h^O@*g  
cqp^**s  
f[q_eY  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 y!x-R!3  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Hp@cBj_@P2  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Ch]q:o4  
Mo]iVj8~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 X*a7`aL  
%;#9lkOXWH  
N6v*X+4JH  
#fFD|q  
eGUe#(I /  
7. 结果：非球面透镜

\}Kad\)  
w$`u_P|@E:  
r#d]"3tH  
 生成期望的高帽光束形状。 <)+;Bg  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 {"0n^
!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 .:/X~{  
ZJQkZ_9@2  
9lX[rBZ  
<#~n+,  
y*8;T v|  
8. 总结 6wb M$|yFj  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }dSFv   
{XW>3 "  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0.#%KfQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,88%eX|  
7>gW2m  
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。 II.Wa&w}  
k,y#|bf,Y  
扩展阅读 .>'J ^^  
hG3RZN#ejq  
扩展阅读 +PO& z!F  
 开始视频 G+iJS!=  
-     光路图介绍 5d|+c<  
 该应用示例相关文件： 5hB2:$C  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ~'):1}KN]  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 bL5dCQxty  
&0mhO+g
 
.\)p3pC)  
QQ：2987619807 XB%`5wwd