[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) N`J]k B7  
应用示例简述 J{U 171  
1. 系统细节 BZOB\Ym  
 光源 AL{iQxQ6  
— 高斯激光束 uGpLh0  
 组件 uk9!rE"  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 u?rs6A[h#  
— 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 ,4HZ-|EOZ  
 探测器 #h}a   
— 视觉感知的仿真 4TRF-f  
— 高帽，转换效率，信噪比 \7PC2IsT3  
 建模/设计 n
{I1ZlEeh  
— 场追迹： 1t/mq?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。 `-w,6  
MxDqp;  
2. 系统说明 |OiM(E(  
x~QZVL=:  
k&9[}a*  
|Ae7wXOs  
3. 建模&设计结果 kgHZaQnD  
Ou`;HN;
[  
不同真实傅里叶透镜的结果： az[#q  
O>"T*   
BA8g[TA7K  
N u3B02D*  
4. 总结 b!<)x}-t>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 M#k$[w}=  
'#a;n  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9aBz%* xo  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `=lo.c  
u7SC_3R  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 /@64xrvIl=  
~t1?oJ  
应用示例详细内容 .I0M'L~!/L  
Vn65:" O  
系统参数 NJCSo(O  
v7/k0D .  
1. 该应用实例的内容 uO>pl37@  
7+;.Q  
E/<n"'0ek  
udS&$/&GH  
'p[*2J"K4  
2. 仿真任务 D?FmlDTr[  
hU3sEOm>  
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。 XAN.Plk  
N/eus"O;  
3. 参数：准直输入光源 "E@A~<RKP  
Lvrflx*Q  
t&i4kS^y  
,Jx.Kj.,  
4. 参数：SLM透射函数 ?{P$|:ha  
:31?Z(fQ  
{e5-  
5. 由理想系统到实际系统 ?<
rZ9$  
M/,lP  

"xNP"S  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 W$<Y**y9m  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 SmAii}-jf  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 wq|7sk{  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 2UIZ<#|D>s  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =y>CO:^G%  
6n|][
! f  
T*g}^TEh  
8|nc($}~  
>S8 n8U  
应用示例详细内容 ]Ot=At  
B.!&z-)#  
仿真&结果 &fsk ESV0  
\t%iUZ$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 s@E)=;!  
<\$?.tTZ{  
 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)。 E.*gKfL  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 MdFFt:y:  
 为优化计算加入一个旋转平面 CfVL'  
!K+hXQE1  

mi1^hl'2  
m.<or?l'y>  
2. 参数：双凸球面透镜 f\r"7j  
G.$KP  
O0s,)8+z5D  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 }=JSd@`_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 o+L[o_er  
 参数是对应波长532nm。 S;u.Ds&  
 透镜材料N-BK7。 B)/c]"@89  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 J*_^~t  
\6bvk_
 
+_25E.>ml  
JDW/Mc1bh  
^/cqE[V~,  
s IBP$9
 
3. 结果：双凸球面透镜 a^\F9^j  
[mj=m
?j  
2jlz#Sk  
 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。 $Ld-lQsL  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 k2fJ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 "a(e2H2&T4  
s>1\bio*I  
eA{A3.f"Hz  
v$+A!eo  
5j\Kej  
4. 参数：优化球面透镜 |onLJY7)  
 w%::
~]  
(pHJEY  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 <WnIJum  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 auqN8_+=  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 `gF`Sgz  
 透镜材料同样为N-BK7。 66sgs16k  
rCsC}2O  
6G#[Mc yn  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f,|;eF-Z  
epG]$T![  
BG)zkn$  
2Nx:Y+[  
5. 结果：优化的球面透镜 -m[ tYp,q  
kw} E0uY  
G(wstHT;/  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 =[[I<[BZq  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 T!Tp:&O-  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >;F}>_i  
J`C 2}$ ~  
s&+`>  
dcTZL$  
6. 参数：非球面透镜 /|#2ehE  
E2z=U  
y|i(~  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 3sIdwY)ZS_  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 j?T>S]xOX  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。  Hyenn  
*_mER`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <%W&xk  
tk:nth  
]Nw]po+  
P #8+1iC1  
I,05'edCQ  
7. 结果：非球面透镜 WvoIh4]  
s<Nw)Ynw  
U3-MvI,Q  
 生成期望的高帽光束形状。 ?R4u>AHS@  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 YXmy-o>  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 \zBZ$5 rE  
T00sYoK  
M?;YpaSe+  
6i~<,;Cn  
.W$9nbly  
8. 总结 @MoCEtt  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Oiqc]4TL  
*b!.9pK  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 '/rU<.1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3u 7A(  
%KN2iNq  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ]/3!t=La  
f_;tFP B  
扩展阅读 m*h O@M  
LaZ @4/z!  
扩展阅读 E7.{SGH}  
 开始视频 n{qVF#N_  
-     光路图介绍 BZKg:;9  
 该应用示例相关文件： L_+Fin  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ()$m9%x  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 beT[7uVj_  
V?>&9D"m  
3h%Nd&_9  
QQ：2987619807 <VQ@I