[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) 2(iv+<t  
应用示例简述 XVWVY}  
1. 系统细节 -G@:uxB  
 光源 .:V4>  
— 高斯激光束 h&j9'  
 组件 ?2i\ERG?  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 9G=H
G={  
— 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 >nOzz0,  
 探测器 T f;:C]  
— 视觉感知的仿真 SJXP}JB_  
— 高帽，转换效率，信噪比 tX 3y{W10"  
 建模/设计 TDR2){I  
— 场追迹： w6FVSU]sY  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 i$W E1-  
iyr'9BA  
2. 系统说明 zPt0IB_j'  

C3GI?|b  
l_z@.</8P@  
/o]j  
3. 建模&设计结果 CyEEE2cV  
}Asp=<kCc  
不同真实傅里叶透镜的结果： [>wvVv  
F|{F'UXj|  
kV:C=MLI  
tDwj~{a~  
4. 总结 2#g4R  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 tFKR~?Gc
 
c`x[C  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8j<
+ ' R  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 k:k!4  
6kM'f}t[C  
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。 !|`vW{
v  
FST}:*dOe5  
应用示例详细内容 ?2$0
aq  
]`GDZw`  
系统参数 ;_<K>r*  
Zk#?.z}  
1. 该应用实例的内容 hDc)\vzr  
jFThW N  
^tY$pPA  
k>;a5'S  
PquATAzQA  
2. 仿真任务 <"rckPv_H  
UOtrq=y  
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。 .e8S^
lSl  
Y\1XKAfB  
3. 参数：准直输入光源 Vuu_Sd  
%V&I${z  
TDnbX_xC<  
k9iXVYQ.;r  
4. 参数：SLM透射函数 0nO
p'Ky\k  
n]+v Eu|  
y$^.HI02jP  
5. 由理想系统到实际系统 RS`~i8e'  
Y%iimbBY|  
SuU %x2  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Z6XP..  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &$ /}HND  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 eg vgi?y  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 u]%>=N(^2  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 70&]nb6f  
wBK%=7  
[6Nw)r(a(  
/n|`a1!  
U&<Nhh  
应用示例详细内容 QC\][I>  
(xhwl=
MX)  
仿真&结果 F&
I ;E i  
&QQ8ut,;  
1. VirtualLab中SLM的仿真 &^W91C?<6  
r+WY7'c  
 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)。 %95'oW)lo  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 H!NyM}jsr  
 为优化计算加入一个旋转平面 ]2
Q:&T  
&R "Q  
c#6g[TE@  
bkgJz+u  
2. 参数：双凸球面透镜 =1}Umn|ZLS  
L)LW5%.6  
eHjn<@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 xXktMlI  
 由于对称形状，前后焦距一致。 _@47h86Q  
 参数是对应波长532nm。 lV0\UySH  
 透镜材料N-BK7。 h^D]@H  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 m%
{4  
'`*{ig  
YIQm;EEG  
F9Ag687w  
x1}7c9nK  
:OVre*j  
3. 结果：双凸球面透镜 SOI$Mx  
E.kjYIH8  
2h6<'2'o1  
 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。 RG)!v6
  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 cv b:FK  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 bJo)rM:m  
|nN{XjNfP5  
0 7CufoI  
%U&O \GB  
3YG[~
o|4  
4. 参数：优化球面透镜 RN1q/H|  
?Sq?f?  
)@xHL]!5m  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 G 1rsd  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ,{HxX0  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 0Jh^((i*  
 透镜材料同样为N-BK7。 * ?a-m\  
cViEvS r  
-Cjc~{B>7X  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 MqBA?7  
s:y~vd(Vi  
(RR:{4
I  
G/nSF:rp  
5. 结果：优化的球面透镜 :@:i*2=  
Zz<k^
 
}dl[~iKW  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 R&cOhUj22J  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 F_9eju^|  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 K85;7R5  
j9@7\
N<  
k !S0-/h  
0UEEvD5  
6. 参数：非球面透镜 8,Jjv
*  
S <C'#vj  
.{` :  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 /STFXR1@.u  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ZqhCGHy  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 j {w'#x,  
e`pYO]Z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |gvx^)ro  
'~HCYE:5  
y9cDPwi:b  
>+iJ(jqq  
lWr{v\L'  
7. 结果：非球面透镜 *C81DQ  
Y40`~  
=.=4P~T&  
 生成期望的高帽光束形状。 "@1e0`n Q  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 39p&M"Yo  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 #-xsAKi  
9`P<|(  
{sn RS)
-  
R?)M#^"W  
yrp5\k*{y  
8. 总结 AJ_''%$I3:  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ke'aSD  
-nVQB146^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 zn| S3c  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &cDLSnR  
qPEtMvL #  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 J#h2~Hz!  
Aofk<O!M  
扩展阅读 D=hy[sDBw  
y0!-].5UH  
扩展阅读 DQC=f8  
 开始视频 |'$E-[  
-     光路图介绍 Sz_bjhyT}  
 该应用示例相关文件： ({XB,Rm  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 VRuY8<E  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 0(!j]w"r3  
b-Q*!Ut  
Akar@wh  
QQ：2987619807 F];"d0O#5