[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"Yi PK  
应用示例简述 ,Bl_6ZaL  
1. 系统细节 4P?@N
Jp  
 光源 $pauPEe  
— 高斯激光束 RO| }WD)  
 组件 hfpis==  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 L=&}s[5  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 :XB^IyO-A  
 探测器 (#nB90E{*  
— 视觉感知的仿真 W!JEl|]  
— 高帽，转换效率，信噪比 JtxitF2  
 建模/设计 ]xPy-j6C  
— 场追迹： 4jW <*jM  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 .gY=<bG/fA  
xXCsJ9]  
2. 系统说明 DK1{Z;Z  
E
hq [4}  
mp8Zb&Ggb  
C)ic;!$Qhb  
3. 建模&设计结果 w`[`
:H_z  
&t}6sD9o  
不同真实傅里叶透镜的结果： szp.\CMz  
7h`t-6<!q  
"Rn@yZV  
.M0pb^M  
4. 总结 T$Z}1e]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 PsBLAr\ah  
-m$2"_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Fi# 9L  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 s`=&l  
N'Vj& DWC  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 PNH>LT^  
omI"xx  
应用示例详细内容 J7@Q;gcl:  
ON"p^o>/_?  
系统参数 L$^
)QxH7  
_o==  
1. 该应用实例的内容 *!yA'
z<  
,m
M7g  
e^v\K[  
#wJ^:r-c`  
S$/SFB$)~W  
2. 仿真任务 [XkWPx`  
\_7'f  
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。 0O(Vyy  
BwVq:)P/R  
3. 参数：准直输入光源 (/7cXd@\6  
gi+FL_8CzU  
7A{Z1[7  
{"O-/* f+(  
4. 参数：SLM透射函数 Eo@rrM:  
n!U1cB{  
AR c  
5. 由理想系统到实际系统 &_' evZ
8  
u$qazj  
a!.Y@o5Ku  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 %&eBkN!T  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 yO@@-)$[y  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 # S0N`V  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 
_5o5/@  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 HC"yC;_  
9{%/I   
:wfN+g=  
8v6AfTo%  
,M :j5  
应用示例详细内容 ;aH3{TS  
=FQH5iSd  
仿真&结果 xu@xP5GB^  
W>u{JgY  
1. VirtualLab中SLM的仿真 9TEAM<b;  
fn8|@)J  
 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)。 pxCQ=0k  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 4}0Ry\ 6  
 为优化计算加入一个旋转平面 XE#$
|Z  
&&C'\,ZK5  
[buLo*C4:  
H%{k.#O  
2. 参数：双凸球面透镜 | NyANsI  
gCbS$Pw  
mNJCV8 <  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ]Mv
pec_B  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Su<>UsdUC  
 参数是对应波长532nm。 pz"}o#R"x  
 透镜材料N-BK7。 3teP6|K'g  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $Qxy@vU  
<:!:7  
uW4.Q_O!H  
'Jd*r(2d  
M3eFG@,  
h r6?9RJY  
3. 结果：双凸球面透镜 u R]8ZT")  
FJFO0Hb6
  
"i&9RA!1  
 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。 V/RV,K1/  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 9}+X#ma.Nc  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 K1p.{  
|<%v`*  
H`jnChD:M'  
77'@U(  
4h T!D
S  
4. 参数：优化球面透镜 QkYKm<b  
N(P2Lo{JF  
EtQ:x$S_  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 I/u>
Gt  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 :Xu9`5  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 nuw7pEW@?  
 透镜材料同样为N-BK7。 BE!l{  
6_K7!?YG7  
TY?O$d2b3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #$l:%  
E@-5L9eJ\  
Bve',.xH  
8[#EC3  
5. 结果：优化的球面透镜 ]1MZ:]k  
>u]9(o7I  
WT}xCni  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 MjK<n[.  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 h)s&Nqg1B  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 @h(Z;  
3mL(xpT.8z  
g!Ui|]BI9  
2 ]n4)vv,  
6. 参数：非球面透镜 O^_CqT%  

`#l1  
_>3#dk  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 EAz>`~  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 yh'*eli  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %CqG/ol  
f`8?]@y{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {7`1m!R  
]`|;ZQiD  
L1&` 3a?pL  
PGuPw'2;[  
@~FJlG(n  
7. 结果：非球面透镜 . HAFKB;  
/?a9g>G%N  
2iC BF-,  
 生成期望的高帽光束形状。 Z_>:p^id  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 '@5x
=>  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 1B$8<NCQ=?  
\\{78WDA  
EJNHZ<  
l-5O5|C  
N|8^S  
8. 总结 %.8(R &  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 L@J$kq
WY  
h!tg+9%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]#7baZ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 y,`q6(&  
>y$*|V}k  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Q8_5g$X\  
Nh !U  
扩展阅读 5i'KGL  
i_nUyH%b  
扩展阅读 bNHsjx
@  
 开始视频 ,+x\NY2d
 
-     光路图介绍 h7S; 4]  
 该应用示例相关文件： M7#CMLy  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;CuL1N#I  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 O#<S\66  
F*Ul#yX  
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QQ：2987619807 a(uQGyr[k1