[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) Zs!)w9y&V  
应用示例简述 :g/HN9  
1. 系统细节 2E/#fX9!4  
 光源 {{M?+]p,^  
— 高斯激光束 H@er"boi  
 组件 ^I9x@t  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 +vfk+6  
— 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 VA_\Z  
 探测器 li\hHd5  
— 视觉感知的仿真 dI&2dcumS  
— 高帽，转换效率，信噪比 0q"&AxNsP  
 建模/设计 Kd CPt!  
— 场追迹： N4"%!.Y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 d;\x 'h2  
]>K%,}PS  
2. 系统说明 0mL#8\'"  
PL<q|y  
R%XbO~{u  
nK Rx_D$d  
3. 建模&设计结果 iUqL /  
waXA%u
50  
不同真实傅里叶透镜的结果： (`
gqLPx[  
S'vi +_  
YD$fN"}-  
~^=QBwDW8N  
4. 总结 ihKnZcI$i  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 hRSRz5 J}  
D52ELr7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "y/GK1C  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 MTBN&4[  
UO8#8  
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。 NMmk,  
dkJ+*L5  
应用示例详细内容 -uN5DJSW  
5>4<_-Tm  
系统参数 $+zev$f  
erYpeq.  
1. 该应用实例的内容 K=VYRY  
]~CGzV  
^3IO.`|  
"#d}S)GlXM  
fLAOA9  
2. 仿真任务 P-[6xu+]  
z+&mMP`-  
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。 $d%m%SZxv  
fb4/LVg'J  
3. 参数：准直输入光源 828E^Q"<  
V[Fzh\2n  
W"YFx*W  
Gr&5 mniu  
4. 参数：SLM透射函数 v! uD]}  
v7T05  
Y<%$;fx$Sx  
5. 由理想系统到实际系统 n  !]_o  
BdB/`X*  
|/[?]
`  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 5Y)*-JY1g  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 K+TRt"W8&s  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 `Q^G k{9P  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]wWN~G)2lV  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 f{AbCi  
^k]OQc7q'  
WE 'afxgV  
su>GeJiPW  
r
q
Dre`m  
应用示例详细内容 kJq8"Klg  
y[oc^Zuo
 
仿真&结果 /=A^@&:_#  
F#eZ
fj~  
1. VirtualLab中SLM的仿真 7"wr8  
ir-srVoXy  
 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)。 l4u_Z:<w  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 kUUey
q  
 为优化计算加入一个旋转平面 |E&a3TQW  
.&=nP?ZPC6  
x6\EU=
,  
Zsc710_  
2. 参数：双凸球面透镜 w`&~m:R  
8-3]Bm!  
uV`r_P  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 v^0D  
 由于对称形状，前后焦距一致。 f/&gR5  
 参数是对应波长532nm。 `WGT`A"  
 透镜材料N-BK7。 _Je<_pl!D  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 o(Yfnnuy  
d}j%.JJK  
w2_$>z  
cm@q{(r  
<R582$( I  
#mLF6"A  
3. 结果：双凸球面透镜 d5T M_C  
'`&gSL.1a@  
{DJ!T  
 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。 S\b[Bq  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 fmrd7*MW  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
YAQ]2<H  
|N/Grk4
 
{fFZ%$  
1`J-|eH=Q  
0Am&:kX't  
4. 参数：优化球面透镜 s.`:9nj  
T'B43Q  
"c` $U]M%  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 N^z4I,GV(  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 }5 ^2g!M  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 i#]}k  
 透镜材料同样为N-BK7。 j>Wb$p6S  
jLo(Uf  
Cl#PYB{1Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0=O(+ yi  
U27YH1OK  
CC&opC  
15dhr]8E  
5. 结果：优化的球面透镜 Ro3C(aRx  
9oBK(Sf@^  
~A^E_  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 4o?_G[  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 '0q.zzv|_  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 NU[{ANbl  
V
&)Jvx}^  
N$]B$vv  
VZuluV  
6. 参数：非球面透镜 PJ}d- 
 
yTJ Eo\g/@  
!jlLF:v|1A  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 X)7_@,7  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 EMy>X  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 #C^)W/dP  
1%Hc/N-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3{c6)vR2  
;B*im S10  
ls[0X82F
 
D2}N6i  
wr);+.T9R  
7. 结果：非球面透镜 }@6Tcn1  
]q^6az(Ud  
!UHWCJ< <w  
 生成期望的高帽光束形状。 vYl2_\,Y?  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 (|O9L s7N  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ($QQuM=  
RvQa&r5l  
7s
lpj8  
[}>!$::Y  
phCItN;  
8. 总结 ,f*Q3 S/I  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,X`w/ 2O  
!ZxK+Xqx[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >lPWji'4;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tzIcR #Z  
oRkh>yj'  
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。 /EP RgRX  
ehTrjb3k  
扩展阅读 _c!$K#Yl{  
Nyx)&T&I  
扩展阅读
6W\G i>  
 开始视频 =D~>$Y  
-     光路图介绍 x-nO; L-2p  
 该应用示例相关文件： &&PXWR!%]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 jw5ldC>U  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 WUBI(g\  
gOy
;6\/  

Oa.84a  
QQ：2987619807 = Ed0vw