[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) K*HVn2OV  
应用示例简述 6S! lD=  
1. 系统细节 PoBukOv  
 光源 A3 Rm0  
— 高斯激光束 W{$+mow7S  
 组件 $dVgFot  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 j-I6QUd  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 xdbu|fC  
 探测器 %CsTB0Y7n,  
— 视觉感知的仿真 N) V7yo?  
— 高帽，转换效率，信噪比 2t]! {L  
 建模/设计 b]so9aCz  
— 场追迹： Ivt)Eg  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :nbW.B3GV  
,h wf  
2. 系统说明 c~0VNuN  
m|#(gX|F  
1^WA  
qs8K jG@  
3. 建模&设计结果 qN`]*baS  
H~_^w.P  
不同真实傅里叶透镜的结果： zM8/s96h  
@WDqP/4  
*]>OCGsr  
,39$iHk  
4. 总结
>ihe|WN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !g8.8(/t)  
k.? T.9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !3X%5=#L4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 T h- vG  
k>z-Zg  
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。 ?w5nKpG#RI  
! 4^L $  
应用示例详细内容 .}hZ7>4-  
iqv\ag  
系统参数 -)vp&-  
->"h5h  
1. 该应用实例的内容 gx>mKSzy  
kmwrv -W  
6'sFmC  
W*/s4 N  
>G3J3P(  
2. 仿真任务 n5,Pq+[  
3_1Io+uXk  
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。 iDkWW  
M3ZJt'|  
3. 参数：准直输入光源 ##+8GLQM  
}HQT@&=  
OAnn`*5Up  
)i6U$,]  
4. 参数：SLM透射函数 5_tK3Q8?  
;Q,).@<C  
TI7Ty+s  
5. 由理想系统到实际系统 MPEBinE?  
hjp?/i%TQ  
Z FrXw+  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ^CZ|ci6bX  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 -{amzyvLE  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 yNMwd.r[  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *1$~CC7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 A
[,"jh  
<!HDtN  
90if:mYA  
m&z%kVsg]  
U+A(.+d.  
应用示例详细内容 .N><yQ-j3'  
@/2wmza%2  
仿真&结果 EV,NJ3V  
gl\{QcI8<  
1. VirtualLab中SLM的仿真 j8AR#  
!J?=nSu  
 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)。 p
YvF}8  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 te4"+[ $|  
 为优化计算加入一个旋转平面 iuk8c.TAR  
GDQg:MgX  
2F@<{
v4  
OuIW|gIu0  
2. 参数：双凸球面透镜 mt]YY<l  
L$?~TY  
[Ik B/Xbw|  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9oN'.H^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (']z\4o  
 参数是对应波长532nm。 9d(v^T  
 透镜材料N-BK7。 p~;z"Z  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 pC.P  
2<./HH*f  
/@}# KP=  
Us~wv"L=UX  
zyn =Xv@p  
b020U>)v  
3. 结果：双凸球面透镜 |BWK"G  
' g!_Flk  
Jj!tRZT  
 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。 <1%XN  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _Wsk3AP  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
8r|  
~(P\F&A(&  
O.f3 (e!  
5*'N Q010  
YZu#
0)  
4. 参数：优化球面透镜 UHszOl  
Uy'ZL(2  
XzFqQ-H  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 z#67rh{  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 aL6 5t\2  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 %ycT}Lu  
 透镜材料同样为N-BK7。 05zdy-Fb  
<.XoC?j  
*"L:"i`*$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \>k#]4@rp  
aVL%-Il}  
=umS^fJ5`  
T1 .@Tbbt  
5. 结果：优化的球面透镜 #`wfl9tj  
5]ob;tAm  
4nXS9RiF2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 WoR**J?}w  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 hpKc_|un  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ~OfKn1D  
/ UBAQ8TR  
SvJ8Kl OV  
I=I%e3GEm  
6. 参数：非球面透镜 mw.aavB  

}eK*
)  
vxZUtyJfe  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @TG~fJSA12  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <VsZ$  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ^?`,f>`M  
'v)+S;oB  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v)pWx0l=  
1#RA+d(  
RtEkd_2  
ho<#i(  
S(xA}0]  
7. 结果：非球面透镜 }Ec"&  
j0M;2 3@[  
5< nK.i,  
 生成期望的高帽光束形状。 5n#&Hjb*F0  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 8\_,Y ji  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 m>:ig\  
Ps-d#~4U;  
wpmtv325  
MkG->*  

aa!c>"g6  
8. 总结 _Y~?.hs^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 G_o4A:2  
>H! 2Wflm  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 94/}@<d-=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?!vW&KJZx  
XRin~wz|S  
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。 HX[#tT|m~  
7%WI  
扩展阅读 Q5ao2-\  
{)xrg s
B  
扩展阅读 > [7vXm4  
 开始视频 IHfqW?  
-     光路图介绍 N/p_6GYMa  
 该应用示例相关文件： s=+
G%B'  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ea/6$f9^  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 _E7eJSM.  
i[lH@fJm_  
=="SW"vNi  
QQ：2987619807 ~A( Pa-