[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) rX-V0  
应用示例简述 d1"%sI  
1. 系统细节 t=IpVl!  
 光源 a=m7pe^  
— 高斯激光束 d'4^c,d  
 组件 wstH&^  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 VhWF(*  
— 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]6"~ m  
 探测器 _Py/,Ks.q  
— 视觉感知的仿真 K|n$-WDG}  
— 高帽，转换效率，信噪比 Q/y^ff]=  
 建模/设计 9 2e?v8  
— 场追迹： wcdD i[E>i  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 w A0$d  
>8pmClVvmR  
2. 系统说明 5L'bF2SI  
jP]I>Tq  
X/5\L.g2  
3(Y#*f|  
3. 建模&设计结果 [%8t~zg  
Hq[vh7Lux  
不同真实傅里叶透镜的结果： A
11w{`EM  
yK$.wd2,  
M:!Twz$  
M=mzl750M  
4. 总结 `eF&|3!IYQ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $qoh0$  
VUo7Evc:.P  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [_jd  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 cWd\Ki  
tP?pN]Q$,  
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。 XzX-Q'i=n0  
DP(JsZ}  
应用示例详细内容 %[x oA)0!  
lHV&8fny  
系统参数 [r,ZM  
$yZ(c#L  
1. 该应用实例的内容 w4:  
Ddf7wszW  
/_N*6a
~  
'w'PrM,:  
JAjXhk<=  
2. 仿真任务 =Me94w>G3X  
F~N
mLm  
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。 }`O_  
\m>mE/N  
3. 参数：准直输入光源 ^!={=No]  
B1EI'<S  
|C\%H R  
ST#OO!  
4. 参数：SLM透射函数 $_j\b4]%  
,[64$=R8  
:YZqrcr}  
5. 由理想系统到实际系统 z,6X{=  
}b//oe
7  
WBo|0(#  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Ez3>}E,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 7O_@b$Q  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 j89C~xP6  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 6;LM1 _  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 D{Zjo)&tF'  
7e{w)m:A  
Fk:yj 4'  
Dr;-2$Kt/&  
E>/kNl  
应用示例详细内容 b(hnouS  
H5L~[\ 5t  
仿真&结果 @Axwj
  
-Y*"!8  
1. VirtualLab中SLM的仿真 *,/ADtL  
FME&vUh/  
 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)。 {uurM`f}:  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。
`/zx2Tkk  
 为优化计算加入一个旋转平面 (J c} K  
:U
jF<V  
&f}a`/{@  
3GH@|id  
2. 参数：双凸球面透镜  mN>7vJ  
q/ x(:yol  
"bO\Wt#Mf  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %i7bkdcwk  
 由于对称形状，前后焦距一致。 yPgDb[V+  
 参数是对应波长532nm。 uF xrv  
 透镜材料N-BK7。 j,q8n`@  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 bCM&Fe0GM  
kC=e>v  
B{\cV-X$0  
K~j&Q{yws@  
9uV'#sR  
'#~$Od4&=  
3. 结果：双凸球面透镜 1_D|;/aI  
_JlbVe[<  
zp"Lp>i  
 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。 B8+J0jdg6%  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 vqq7IV)|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 0mJvoz\j8  
5r=xhOe`  
XIM!]  
G_GPnKdd  
m5O;aj* i  
4. 参数：优化球面透镜 e:SBX/\j
 

KeU|E<|!  
7 Jxhn!  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 <ptgFR+  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 <a)B5B>  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Nm{\?  
 透镜材料同样为N-BK7。 J%G EIe|  
Vy]y73~  
)ZxDfRjL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ]*I:N  
VO
_! +  
=x9SvIm/tH  
Ekb9=/  
5. 结果：优化的球面透镜 =oZHN,  
/}G+PUk7  
^ olaq(z  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ?F{sym@i  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 `6`p~  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 P5u Y1(  
6#Ag^A  
l)V!0eW  
9`83cL  
6. 参数：非球面透镜 BCDmce`=l  
lHRs3+  
2K^D%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。 kq;1Ax0{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 EV1x"}D A_  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 .hBq1p  
3NI3b-7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Rne#z2Ok
 
v"nN[_T  
|Z]KF>S]  
)e#KL$B)v  
-6 WjYJx  
7. 结果：非球面透镜 Q5[x2 s_d  
&|/@;EA$8  
)?5027^  
 生成期望的高帽光束形状。 +iS'$2)@  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 1u?h4wC  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ;kSRv=S  
Wo&WO
e  
G.2\Sw  
j-l#n&M  
MQs!+Z"m>  
8. 总结
8fV.NCyE  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 BZS%p  
[NG~FwpRf  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 bjn: e!}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 st- z>}  
Hrjry$t/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。 D-{;;<nIr`  
9v\x&h  
扩展阅读 2TFb!?/RQ  
6Zr_W#SE  
扩展阅读 Nk.m$  
 开始视频 LtIR)EtB]  
-     光路图介绍 ldd8'2  
 该应用示例相关文件： zKh^BwhO|X  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 q=I8W}Zi  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 //
/
  
Ro}7ERA  
(p19"p  
QQ：2987619807 pUcN-WA