[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) !%Hl#Pv}  
应用示例简述 d0H  
1. 系统细节 3x(MvW30Lg  
 光源 23(E3:.  
— 高斯激光束 oM18aR&  
 组件 8XH|T^5  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #2lvfR|  
— 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 5E\<r/FeJ  
 探测器 bD-/ZZz  
— 视觉感知的仿真 )D"G3g.  
— 高帽，转换效率，信噪比 *Sz{DE1U  
 建模/设计 \AtwO  
— 场追迹： xT=kxyu  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )v!lPpe8  
mSk :7ozZ  
2. 系统说明 o {XwLi  
|U#w?eE=  
?2;n=&ZM  
xvx\H'  
3. 建模&设计结果 $)T
F,-#x  
_r?;lnWx@  
不同真实傅里叶透镜的结果： z:i X]df  
e??{&[  
rs 1*H  
Br ^rK}|l  
4. 总结 io+7{B=u$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 LD~uI  
}N#>q
.M  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 OJ_2z|f<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C
I~;B  

{Y*]Qc  
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。 WKrZTPD'm  
Nh\8+v*+{  
应用示例详细内容 -o!,,XYj .  
n;k97>m${x  
系统参数 R !%m5Q?5  
Am0.c0h
  
1. 该应用实例的内容 #G!Adj+p5  
t0V_ c'm  
@Y&9S)xcE  
H;t8(-F@'  
^; V>}08  
2. 仿真任务 0h@%q;g  
6kF uMtjc  
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。 zloaU  
2gD{Fgf@N  
3. 参数：准直输入光源 n8O
dRv  
b gc<)=  
;&^"q{m  
_6-/S!7Y
\  
4. 参数：SLM透射函数 :D+SY  
qnfRN'  
kzVI:  
5. 由理想系统到实际系统 9hs{uxwuEE  
W];6u  
5G]#yb74  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 {O&liU4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。  wpdEI(  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ?-F'0-t4%  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 33KPo0g7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 UH^wyKbM  
13&>w{S}  
;?lM|kK  
])wMUJWg2  
y0&HXX#\  
应用示例详细内容 9]F&Fz/G  
yg[;  
仿真&结果 @[b:([  
MqBATW.pmJ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 7n95>as  
y yR8VO{  
 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)。 @1ta`7#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 !g&B)0u]*  
 为优化计算加入一个旋转平面 *,[=}v1  
iCSM1W3  
t02"v4_i  
v|RaB  
2. 参数：双凸球面透镜 *pC-`k  
UuqnL{  
\\G6c4fC  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 'MQGR@*  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [pWDhY  
 参数是对应波长532nm。 QRHm|f9_C  
 透镜材料N-BK7。 _>m*`:Wb  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Z%9^6kdY  
.z>." `  
{uM{5GSL  
U1|4vd9  
I2lZ>3X{  
P"~T*Qq-R  
3. 结果：双凸球面透镜 r~2@#gTbl  
RMt vEa  
}qdJ8K  
 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。 &q}@[ )V4  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 99>yaW  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 # +]! u%n  
\q1%d.\X  
%` [`I>  
. _t,OX$  
x,c68Q)g  
4. 参数：优化球面透镜 ~S>ba']  
*B<I><'G  
q.QYn.CBZz  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 wP':B AQ4U  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 d1La7|43u  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 y8S6ZtA}2  
 透镜材料同样为N-BK7。 wEc5{ b5
M  
<0 idG  
YY<?w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~wg^>!E  
RcM0VbR"EU  
Xgc\O08  
% P)}(e6y  
5. 结果：优化的球面透镜 }UdqX1jz  
{lUl+_58  
HU+H0S~g  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 J+gsmP-_  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Ru aJ9
O  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ^JDV4>S\  
!jq6cND  
64X#:t+  
2^M+s\p  
6. 参数：非球面透镜
&LQab>{*K  
G&3<rT3Ib  
"FIx^  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 [eP]8G\ W  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。
km^+ mK  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,VsCRp  
BD#;3?|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 L/LNX{|  
5g2+Ar(  
<Pt\)"JA  
9cj-v}5j  
B:.;:AEbT  
7. 结果：非球面透镜 R_&z2I  
B8Zd#.6]  

BVp.A]  
 生成期望的高帽光束形状。 rO%+)M$A  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 E8<i PTJs  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 tp2 _OQAQ  
X6'&X  
bLF0MVLM  
ADz|Y~V!  

,!4_Uc  
8. 总结 Vp^sER  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Bys|i0tb-  
&>fd:16  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [KJL%u|8/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 a8aqcDs>O  
6D(m8  
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。 xyz86r ^u  
dtl<  
扩展阅读  y-#tU>P  
IpmREl$j  
扩展阅读 >GUTno$J  
 开始视频 >C3 9`1  
-     光路图介绍 0pOha(,~  
 该应用示例相关文件： n#/m7  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 u;g}N'"  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 1<|I[EI  
0O4mA&&!oK  
~A4WuA  
QQ：2987619807 X5[sw;rk