[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) ^w|apI~HSE  
应用示例简述 +Qe&#"O0  
1. 系统细节 KcQe1mT!+  
 光源 ]DO"2r  
— 高斯激光束 'u{DFMB-A  
 组件 IDpW5Dc  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #ig* !  
— 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 <ny)yK  
 探测器 Zr.6J*&!  
— 视觉感知的仿真 Tp?l;DU  
— 高帽，转换效率，信噪比 5<y pK`Kq  
 建模/设计 lP:ll])p2  
— 场追迹： 12,,gwh  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 z;VabOr^  
=whYo?cE(  
2. 系统说明 ;<=B I!  
!:^lTvYWZH  
b];p/V# <  
Ce0YO~I  
3. 建模&设计结果 7#BUd/  
y`OL^D4  
不同真实傅里叶透镜的结果： .\X;VWTI  
D8''q%  
PV_q=70%T  
UoiXIf_Q  
4. 总结 E5J2=xVW#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Q{0!N8']"  
<x|P}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 c$>$2[*=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 XeT{y]lkd  
=7U_ jDME  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 D!oELZ3  
?{ 0MF  
应用示例详细内容 WI$MT6  
*=X$j~#X  
系统参数 xC,;IS k,  
0Th
X1)SH  
1. 该应用实例的内容 TEK]$%2  
m%bw$hr  
R}-<ZJe  
eBmBD"$   
][y~(&=T  
2. 仿真任务 @l:o0(!W  
;m+*R/  
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。 E?z~)0z2`  
~j`;$o  
3. 参数：准直输入光源 2C!Ko"1Y'  
;=FSpZ@  
J}9 I5O  
wewYlm5@  
4. 参数：SLM透射函数 bH-QF\>  
8"zFTP*;u  
uP-I7l0i1  
5. 由理想系统到实际系统 9f ^c9@=  
Q3$AL@".  
U;7Cmti"  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 i'$V'x'k  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。  6tPgFa#N  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 GYX/G>-r  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Sl8A=Ez  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ;e>pu
"#  
Vk/!_)  
a&Stdh  
DO#!ce  
l1&NU'WW  
应用示例详细内容 R*l#[D5A  
MrW#~S|ED  
仿真&结果 NEpom
E(>x  
VuOZZ7y  
1. VirtualLab中SLM的仿真 atW=xn  
ne=?'e4  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ,-11w7y\  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ]Cfjs33H  
 为优化计算加入一个旋转平面 BP&T|s  
g9A8b(>F&@  
P;V$%r`yD  
 =V- ^  
2. 参数：双凸球面透镜 6%hr]>L  
%yjz@  
xp!MA  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 yh  
 由于对称形状，前后焦距一致。 m~[4eH,  
 参数是对应波长532nm。 /E/Z0<l7  
 透镜材料N-BK7。 ig Q,ZY1  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3y[6n$U&  
59Lv/Mfy  
M@k8;_5  
B1x# 7>K  
r9nyEzk  
)Vn(J#s
 
3. 结果：双凸球面透镜 D#=$? {w  
9;\a|8O  
gQ<>S  
 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。 U?bQBHIC  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 kqebU!0-  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -x~4@~  
3Kx&+  
[t
KH'}/s=  
P}2i[m.*,  
f,jN"  
4. 参数：优化球面透镜 &V`~ z e  
#~_ZG% u  
{Wi)
/B}  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 $s2Y,0>I6  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 I"=a:q  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 XF6ed  
 透镜材料同样为N-BK7。 5~,/VV  
jkVX>*.|oy  

T J!d7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0^0Q0A  
&>@  
R{3?`x!fY  
Smt&/~7D%  
5. 结果：优化的球面透镜 T3_3k.,|  
!08\w
@  
q':P9o*N?  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 U.$7=Zl8t  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 6UK}?+r~  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 TtWE:xE  
+ a
,x  
m,Fug1+N  
<>Nq]WqA  
6. 参数：非球面透镜 7;8#iS/  
9'My/A0  
NwISf  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 kKFhbHUZa  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 #:)yh]MP  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 "PK`Ca@`v  
[X\<C '<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mj7Em&  
~jpdDV&u\  
1MPn{#Ff  
,S%DHT  
=S
UCcdy&  
7. 结果：非球面透镜 z'!sc"]W6  
<hv {,1p-r  
s|O4>LsG  
 生成期望的高帽光束形状。 mdB~~j  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0dKv%X#\  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 -Wt(t2  
A7hWAq  
hmG^l4B.T  
*#| lhf'  
pR,eus;8  
8. 总结  {ch+G~oS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H6vO}pq)r  
9R1S20O  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 a9sbB0q-K@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 S_|VlI  
)Bb:?!EuEH  
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。 Q2 S!}A  
^h5h kIx0  
扩展阅读 A4mnm6Tf  
]iHSUP  
扩展阅读 5/f"dX  
 开始视频 <0M2qt8  
-     光路图介绍 LPRvzlY=  
 该应用示例相关文件： q(nPI  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 C"[d bh!  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 p4sU:  
nu<kx  
bPL.8hX   
QQ：2987619807 \5q0nB@i5y