[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) ` y\)X C7  
应用示例简述 fbNzRXw  
1. 系统细节 6RnzT d  
 光源 ;f=m+QXU  
— 高斯激光束 L5-|-PP|;  
 组件 aYWWln  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Ks-$:~?5":  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差
WwDM^}e  
 探测器 r3W3;L  
— 视觉感知的仿真 1z?}'&:  
— 高帽，转换效率，信噪比 %GHGd'KO&  
 建模/设计 Q?#I{l)V(  
— 场追迹： Dwp,d~z  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 f8Iddm#  
>Icr4?zq  
2. 系统说明 Mfj82rHg  
=V[uXm  
y0%1YY  
wDJ`#"5p{  
3. 建模&设计结果 ilA45
@  
9 r!zYZ`)  
不同真实傅里叶透镜的结果： KJA :;  
V ~C$|+>e  
BAf$tyh  
]:P7}Kp
b  
4. 总结 _)M,p@!?=h  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =dmr
,WE  
c$O8Rhx  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 qqrjI.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 '<R>cN"  
\$ytmtf5  
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。 F5h/>  
i[v4[C=WB!  
应用示例详细内容 [nTI\17iA  
fw%`[(hK  
系统参数 Fx9-A8oIR  
8xAV[i  
1. 该应用实例的内容 UB/> Ro  
WsI`!ez;D  
Vy\Vpp  
Ri.tA  
t`Kbm''d[
 
2. 仿真任务 >f(?Mxh2  
M]x>u@JH  
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。 U2q6^z4l  
z p E|  
3. 参数：准直输入光源 YX\vk/[|  
&Y]'
:gJ  
Q7BbST+  
g'8Y5x[  
4. 参数：SLM透射函数 j~CnMKN  
BVQy@:K/  
!+l'<*8V  
5. 由理想系统到实际系统 =!q% 1mP  
w!.@64-  
al2t\Iq90  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 bSB%hFp=Cp  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 KZm&sk=QM-  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 d#k(>+%=Q  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 fab'\|Y   
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =BJe)!b  
O$Rz/&  
3/G^V'Yu  
,YYEn^:>  
GG}%  
应用示例详细内容 >4:d
)  
C?PQ>Q!f-  
仿真&结果 $[gN#QW%  
E5k
)~P`|  
1. VirtualLab中SLM的仿真 /%wS5IZ^  
Cf{F"o  
 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)。 +vBi7#&  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 5)[~ T2j!  
 为优化计算加入一个旋转平面 NYm"I`5w  
$3-vW{<  
rP@#_(22  
!X>u.}?g  
2. 参数：双凸球面透镜 0RUk^  
2MkrVQQ9g  
qQ@| Cj  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 / f%mYL  
 由于对称形状，前后焦距一致。 @/2Kfr  
 参数是对应波长532nm。 %)ho<z:7U  
 透镜材料N-BK7。 dG\wW@}J  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 LQ+/|_(.  
`Q]N]mK  
vOQ%f?%G\  
80xr
zv  
=L6#=7hcl  
Bo 35L:r|  
3. 结果：双凸球面透镜 Sg#XcTG  
)>volP  
,:_c-d#
 
 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。 OM*_%UF  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 #c"eff  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 mH*ldf;J;=  
FpoHm%+  
96=<phcwN[  
*$f=`sj  
Kxe\H'rR  
4. 参数：优化球面透镜 .[|UNg  
.l}Ap7@  
C2 N+X(  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 {#,<)wFV\  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 /{M<FVXK+|  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 rpNb.  
 透镜材料同样为N-BK7。 6j#JhcS+  
y^.66
BH  
B#sCB&(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mScv7S~/s  
GES}o9?#  
z;OYPGvkw  
tgRj8 @  
5. 结果：优化的球面透镜 j=\h|^gA  
mHD_cgKN  
tC[ZWL  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 blO4)7m  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /:dLqyQ_V  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 `~1!nfFD  
j3-YZKpg  
n1[c\1  
&kb`)F3nU  
6. 参数：非球面透镜 m5Bf<E,c  
(?FH`<  
JsEJ6!1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Q|y}mC/  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~.a"jYb7A}  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \Z{tC$|H  
iL/
c^(
1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ycA<l"  
KE?t?p  
%nA})nA7=  
i~B?p[  
-I< >Ab  
7. 结果：非球面透镜 JK,MK|  
5Xy(za  
"ra$x2|=}  
 生成期望的高帽光束形状。 >e]g T  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 #2R
z=QI  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 UQVL)-Z  
Ee>VA_ss  
H MOIUd  
[4KQcmJc#  

b?wrOS  
8. 总结
bG;fwgAr  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @T1G#[C~t  
kG^76dAQL  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 q^X7x_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 GwWK'F'2  
X><C#G  
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。 UmKE]1Yw4r  
L!f~Am:#  
扩展阅读 MT6p@b5  
"8za'@D"f  
扩展阅读 .1QGNW  
 开始视频 iFIGJS  
-     光路图介绍 Iu'9yb  
 该应用示例相关文件： manw;`Q  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 5(;Y&?k  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 D?Oe";"/  
/<[0o]  

B4s$| i{D  
QQ：2987619807 UB~K/r`.|