[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) +#@"*yj3  
应用示例简述 >M
!xiQX  
1. 系统细节 2],_^XBvB  
 光源 ~`;rNnOT3  
— 高斯激光束 xZ5M/YSyG  
 组件 oz'\q0  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7)rWw<mY  
— 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 ~%u|[$  
 探测器 >Y 1{rSk  
— 视觉感知的仿真 `[#x_<\t  
— 高帽，转换效率，信噪比 n@C~ev@%S  
 建模/设计 rI$`9d  
— 场追迹： :yT-9Ze%q  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 zboF 1v`  
5y2? f  
2. 系统说明 5M]z5}n/  
C.:=lo B  
u D 5%E7  
)Ag/Qep  
3. 建模&设计结果 I7QCYB|  
.UCt|> $  
不同真实傅里叶透镜的结果： `;,Pb&
W~  
jkAAqRR  
RIM`omM  
? ]sM8Bd}  
4. 总结 >>[/UFC)n  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %,@vWmn  
D*5hrkV9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /5AW?2)  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \ A1uhHP!  
z9 u$~  
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。 -37a.  
!U_K&f  
应用示例详细内容 ;wiao(t>4N  
7x]4`#u  
系统参数 ?71+f{s  
&WXY'A=  
1. 该应用实例的内容 Dq\ Jz~  
3T\l]? z  

uD_v!  
8GPIZh'0h  
6SJ"Tni8  
2. 仿真任务 _eSdnHWx  
"\"DCDKmG  
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。 n>,L=wV  
3>ex5  
3. 参数：准直输入光源 pN6%&@) =  
2 g
q$C"  
yn AB  
EO|:
FcW  
4. 参数：SLM透射函数 9CGNn+~YI  
rsn.4P=  
)CPM7>  
5. 由理想系统到实际系统 .@)mxC:\K9  
yZ]:y-1  
pD"vRbYF  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 4rK{-jvh>m  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 tary6K9K+  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 pY)5bSA  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 p1pQU={<  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 iq#b#PYA  
sRVIH A,  
6\7ncFO3  
BC>=B@H0  
h+.{2^x  
应用示例详细内容 z2gk[zY&  

Th[f9H%  
仿真&结果 qL$a c}`  
'z@0  
1. VirtualLab中SLM的仿真 d9*hBm  
IH48|sa  
 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)。 Tl]e%A`|  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ok5<TZ6t4k  
 为优化计算加入一个旋转平面 a?} .Fs  
NvE}eA#
 
qL6c`(0  
e<7.y#L  
2. 参数：双凸球面透镜 +=Jir1SLV  
;a=w5,h:  
5
hj  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 d4:
`@*
 
 由于对称形状，前后焦距一致。 ,)+o  
 参数是对应波长532nm。 <tpmUA[]  
 透镜材料N-BK7。 e:E0"<  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {_N,=DQ!  
[L`ZE*z  
_$NIp `d  
C`=p+2I]  
exh/CK4
;  
pA.J@,>`}  
3. 结果：双凸球面透镜 Ng><n}  
 j1?j6s  
cUqn<Z<n  
 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。 \}6;Kf}\  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Dih6mTP{  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 %+ 7p lM  
-m'j]1  
76tdJ!4Z  
Vt^3iX{!  

!g~1&Uw1  
4. 参数：优化球面透镜 ~AYN  
:.(;<b<\  
'[$)bPMHl  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 GWsE;  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 M)*\a/6?{  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4${jr\q]  
 透镜材料同样为N-BK7。 V$0dtvGvH  
(npj_s!.C)  
.)1_Ew  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 tqAd$:L  
s?8<50s  
4=uhh  
&<zd.~N"  
5. 结果：优化的球面透镜 MRU7W4W-~/  
!-s!f
&_  
*"9><lJ-!  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 fA'qd.{f^
 
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 8eA+d5k\.  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 tg^sCxz9]  
T5urZq*R  
U$oduY#  
Z,B
C*  
6. 参数：非球面透镜 B1]bRxwn?  
80A.<=(=.  
&`b "a!  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 gTRF^knrY  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Z*G(5SqUh"  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 imQURC  
(E,T#uc{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 R+gz<H.Q  
B?VhIP e  
dEBcfya  
XdH\OJ  
rt JtK6t  
7. 结果：非球面透镜 ]weoTn:  
zy*/T>{#  
hdTzCfeZ5@  
 生成期望的高帽光束形状。 t|t#vcB  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 aq7~QX_0G  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 >#ZUfm{k$  
,C3,TkA]  
@aJ
!PV'ms  
;?C#IU  
RN=` -*E1  
8. 总结 12Y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 P%K4[c W~  
Spt?>sm  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 q7u'_R,;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 o\vBOp?hj  
8p[)MiC5W^  
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。 |bgo;J/  
8Lw B B  
扩展阅读 )O:0]=#))  
"RIZV  
扩展阅读 Fl(T\-Eu  
 开始视频 E7-@&=]v  
-     光路图介绍 +iOKbc'  
 该应用示例相关文件： e<r,&U$  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 O|_h_I-2  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 g+X}c/".  
r(gXoq_w  
.F+@B\A<  
QQ：2987619807  TX