[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) =AEl:SY+  
应用示例简述 {Yq"%n'0  
1. 系统细节 pc9m,?n  
 光源 i,#j@R@.C7  
— 高斯激光束 udw>{3>  
 组件 2"0q9Jg  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 JF{yhx,+p  
— 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 2I:x)  
 探测器 Pn?Ujjv  
— 视觉感知的仿真 `N<6)MX3>g  
— 高帽，转换效率，信噪比 j}P x
q  
 建模/设计 R`M>w MLH  
— 场追迹： >fZ N?>`  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 3JhT  
vbFi#|EU  
2. 系统说明 o8<0#W@S  
q{4W@Um-  
t<8vgdD  
4I"%GN[tA  
3. 建模&设计结果 </xz V<Pi  
8+}yf.`  
不同真实傅里叶透镜的结果： g2?kC^=z=  
FKYPkFB  
!4;A"B(  
0%x"Va~"z  
4. 总结 U`)\|\NY  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Myj5qh  
j?c"BF.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 qKt*<KGeY  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
kmNa),`{s  
4o/}KUu(*  
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。 IBP3  
JAt$WW{  
应用示例详细内容 8x)&4o@  
hk5[ N=  
系统参数 c>SFttbU  
WFr;z*  
1. 该应用实例的内容 X667*L^  
E&;[E  
ot%^FvQ[c  
Np2I*l6W  
a:q>7V|%$  
2. 仿真任务 MWGs:tpL4  
c+BD37S  
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。 OBnf5*eJ  
0f_+h %%=  
3. 参数：准直输入光源 F.rNh`44  
Xmmb^2I  
QD8.C=2R  
:.VI*X:aQh  
4. 参数：SLM透射函数 95XQ?%  
o"kVA;5<G  
Ee~<PDzB  
5. 由理想系统到实际系统 Jn|sS(Q}  
wo#,c(  
61aU~w11a  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 eq" eLk6h  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 24g\xNnt  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 LL0Y$pHV  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 }]<Ghns  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 i]cD{hv  

_ww>u""B~  
*dAQ{E(rO  
f]_{4Olk  
=~DQX\  
应用示例详细内容 L2sUh+'|  
"^froQ{"T  
仿真&结果 aAbK{=/y_!  
7^oO N+=d  
1. VirtualLab中SLM的仿真 74wDf  
IgmCZ?l&0  
 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)。 LJ8 t@ui  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 B,5kG{2!  
 为优化计算加入一个旋转平面 sBq-"YcjR  
XfYbWR  
{}n]\zO %  
f0|wN\  
2. 参数：双凸球面透镜 b)[2t^zG  
/g]NC?  
gX%"Ki7.  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 c98^~vR]]  
 由于对称形状，前后焦距一致。 c%+_~iBUN  
 参数是对应波长532nm。 ymW? <\AD,  
 透镜材料N-BK7。 \[J\I  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 5Ic'6AIz  
yg^ 4<A  
ufi:aE=}  
{y%|Io`P  
<r1/& RW,  
h}U>K4BJ  
3. 结果：双凸球面透镜 \zT{zO&!  
3sK^ (  
1\X_B`xwD  
 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。 -`A+Qp)  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 R*`=Bk0+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /8? u2 q  
6QYHPz  
ZVyJ%"(E  
Vo;0i$  
Pr_DMu  
4. 参数：优化球面透镜 v8y !zo'  
0F%/R^mw  
Y'+mC  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 =&"a:l  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 0B]c`$"aD  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 .O&[9`"'  
 透镜材料同样为N-BK7。 3(,c^F  
5D <  
HoO1_{q"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5|A"Yz
Y#  
XE$;Z'Qhjm  
hEA;5-m  
HLX#RQ  
5. 结果：优化的球面透镜 w y&yK*w  
_&RGhA  
Od+nBJ   
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 pHzl/b8  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 wD92Ava   
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 (,R\6  
tRbZX{  
!q1XyQX  
jGUegeq  
6. 参数：非球面透镜 `Ip``I#A  
Fu>;hx]s  
zXW;W$7V4  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 [ e#[j{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 i 2 ='>  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 #!C|~=  
s_P[lbHt
.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 u/apnAW@M  
ul{D)zm\D  
Gce[RB:  
iSNbbu#  
r-_-/O"l  
7. 结果：非球面透镜 kvN<o-B  

Z~K} @  
g:YUuZ  
 生成期望的高帽光束形状。 {8556>\~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 kbSl.V%)  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 n5Mhp:zc,  
`o0ISJeKp  
kyf(V)APPu  
oQR?H  
\j4!dOGZ  
8. 总结 44pVZ5c  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 xLP8*lvy  
 USJ4Z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 X([@}ren  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 b?/Su<q  
v}=pxWhm  
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。 >:OP+Vc  

:4)lmIu  
扩展阅读 I7C+XUQkQ  
|M EJ)LE7  
扩展阅读 hVdGxT]6  
 开始视频 !Pu7%nV.  
-     光路图介绍 Q6n8,2*  
 该应用示例相关文件： Ch]q:o4  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Mo]iVj8~  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 GuF-HP}xM  
b/4gs62{k  
bd3>IWihp  
QQ：2987619807 &`_|[Y ]H