[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) ~)`\j  
应用示例简述 Pa+_{9  
1. 系统细节 )''V}Zn.X  
 光源 _ WPt z
L  
— 高斯激光束 v`jHd*&6)  
 组件 D^V)$ME  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 S("dU`T?  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 bBXLW}W  
 探测器 &['x+vL9  
— 视觉感知的仿真 #`f{\  
— 高帽，转换效率，信噪比 #d*gWwnx"  
 建模/设计 %l#X6jkt  
— 场追迹： (9T
SH3f?  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 &l!T2PX!  
&zJ\D`\,O  
2. 系统说明 ?Yf v^DQ5  
;UUgqX#  
=
au!rda  
*}';q`u}  
3. 建模&设计结果 9Li
&0E  
l?rLad
vc  
不同真实傅里叶透镜的结果： @iXBy:@  
vdQ#CG$/  
^OX}y~'  
QtXiUx^ k<  
4. 总结 m"n" 1;o=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 MEJX5qG6m  
\%bJXTK&W  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 GCiG50Z=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fA?v\'Qq/  
(xWsyo(4  
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。 2<p@G#(  
surNJ,)  
应用示例详细内容 bu<d>XR  

d!}oS<6  
系统参数 V=th-o3[  
?6nB=B)/  
1. 该应用实例的内容 {^(uoB C/  
&7>]# *  
cQ1Axs TO  
h(~/JW[  
Skr0WQ  
2. 仿真任务 {X{S[(|  
s^IC]sW\%  
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。 XqUQ{^;aI  
0'.z|
Jg=  
3. 参数：准直输入光源 .-mIU.Nwi  
mCk_c  
`H>&dK|/  
9L3P'!Z  
4. 参数：SLM透射函数 nTD%i~t~o  
z~tdLtcX  
5@ td0  
5. 由理想系统到实际系统 ebNRZJ?C,  
VS ;y  
vV$^`WY4  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 &"gX 7cK8  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 )\VuN-d  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <Opw"yY&q]  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 TbT/ 5W3  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 '0)`.  
y7CO%SA  
\}u/0UF97  
;<''oY  
~*y7%L4B  
应用示例详细内容 +J;b3UE#  
3`vKEThY)  
仿真&结果 T,uF^%$@AQ  
$joGda  
1. VirtualLab中SLM的仿真 );}M"W8  
skan1wQ  
 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)。 DNgh#!\X  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $IX(a4'  
 为优化计算加入一个旋转平面 2)\MxvfOh  
z"\w9 @W  
Rx"+i0  
5 -|7I7(G$  
2. 参数：双凸球面透镜 htL1aQ.  
`8O Bw  
:@P6ibcX  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `$FX%p  
 由于对称形状，前后焦距一致。 KU{zzn;g  
 参数是对应波长532nm。 KWD{_h{R  
 透镜材料N-BK7。 $kHXt]fU  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 >R6mI  
l<4P">M!.  
k:j_:C&.  
l
59 N0G  
$uFvZ?w&  
~}d\sQF.  
3. 结果：双凸球面透镜 ml^=y~J[  
fJ5mKN  
||TZ[l  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 _K{-1ZYsi  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 8%YyxoCH  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 pV(Mh[ }P  
O/ItN5B ;  
;Gn>W+Ae M  
W.cc!8  
i%<NKE;v7m  
4. 参数：优化球面透镜 /AOGn?Z3  
{{_v.d~1  
Ja5od  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8tv4_Lbx  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 D*VO;?D  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 X)Tyxppf'  
 透镜材料同样为N-BK7。 !O`j  
P2`F" Qsq  
RyukQY~<W  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  q"T?  
m{U
h{G$  
4ME$Z>eN  
2_3os P\Z  
5. 结果：优化的球面透镜 tq~f9EvC  
F@Wi[K  
=L1%gQJJ&  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 %(6+{'j~#  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 !T:7xEr  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 =?+w5oI0  
qLxcr/fK  
U&Atgv  
B=^M& {  
6. 参数：非球面透镜 *>zOWocxD  
K8-1?-W  
eNi#% ?=WB  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 >Je$WE3  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 hJ[keaO  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 FYE(lEjxi  
NYg&8s.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 nm%qm  
lf KV%  
_7;G$\^&.  
lFcHE c  
@gf <%>  
7. 结果：非球面透镜
/u90)x  
TxN+-< f  
sh`3${  
 生成期望的高帽光束形状。 =HIKn6C<  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ;O~FiA~`c  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 QhRj*,  
aL;zN%Tw  
b5jD /X4  
`}uM91;  
8p}z~\J{a:  
8. 总结 U61 LMH  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5\}Y=Pa  
Zs3xoIW7Ai  
 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::y5Yv]  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 sRcS-Yw[S  
[J eq ?X9  
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。 ^b$G.h{o!E  
A(BjU:D(Oj  
扩展阅读 BonjK#  
UL&>]aQ  
扩展阅读 H|j]uLZ  
 开始视频 ?;5/"/i  
-     光路图介绍 }7{(o-  
 该应用示例相关文件： :nqDX  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Y Kp@n8A  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 S7cD}yx*[  
+9t{ovF?L  
rij%l+%@#  
QQ：2987619807 &+oJPpHi\