[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) .CU~wB@h  
应用示例简述 %&EDh2w>  
1. 系统细节 oqM(?3 yv  
 光源 t<sy7e='  
— 高斯激光束 d3%1P)  
 组件 N0UL1[ur  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 g+CTF67  
— 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 $:&?
!>H  
 探测器 Tz/=\_}  
— 视觉感知的仿真 T\}?  
— 高帽，转换效率，信噪比 h$\+r<  
 建模/设计 "`A@_;At`  
— 场追迹： [Ol}GvzJ7  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 M? 7CBqZ  
2oL~N*^C  
2. 系统说明
&+"-'7
  
AH?T}
t2  
d:|(l^]{r  
.Y@)3  
3. 建模&设计结果 "XvM1G&s`  
wO\,?SI4  
不同真实傅里叶透镜的结果： G3 h&nH,>  
e[5=?p@|  
;4E(n  
AfQ?jKk&{'  
4. 总结 $inpiO|s  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 >LqW;/&S<  
'VH%cz*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 c{X>i>l>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i^Ba?r;*  
s]=bg+v?j  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 MSef2|"P#  
W PDL$y  
应用示例详细内容 Z{'.fq2A  
1w30Vj2<  
系统参数 CqF=5z:A  

W_]Su  
1. 该应用实例的内容 a?^xEye  
x{=@~c%eh  
ZH@BHg|}H  
,2*^G;J1  
y7&8P8R  
2. 仿真任务 _1<zpHp  
*qh$,mp>  
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。 +a@:?=hc  
FNQR sNi  
3. 参数：准直输入光源 f76bEe/B9  
dV~yIxD}C*  
KN41kkN  
f;Cu@z{b  
4. 参数：SLM透射函数 47(/K2  
+x?_\?&Ks  
fF~3"!1#\I  
5. 由理想系统到实际系统 wF@mHv  
\&|zD"*  
xKol  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ?AL;m.X-@  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 w_*UFLMSqR  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 /.?m9O^ F  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 > `uk2QdC  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 {e>E4(  
E`^?2dv+/  
YLEk M  
U}r^M( s!  
AX {~A:B  
应用示例详细内容 uTSTBI4t  
C>1fL6ct  
仿真&结果 |fQl0hL  
q;XO1Se  
1. VirtualLab中SLM的仿真 +`@)87O  
c(]NpH in  
 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)。 7<'4WHi;@s  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 |~6X: M61  
 为优化计算加入一个旋转平面 hH=H/L_Z  
m/2LwN  
>9h@Dj[|!  
U?%1:-#F  
2. 参数：双凸球面透镜 Pk94O  
6" s}<  
R0 g
-  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 A;pVi;7  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ]#UyY
gPk  
 参数是对应波长532nm。 l1Zf#]x  
 透镜材料N-BK7。 p@/i e@DX  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 I 0/enL  
OZHQnvZ  
3Pb]Of#  
~"oxytJ  
eyx;8v cM  
U\_-GS;1  
3. 结果：双凸球面透镜 |"7^9(  
qyfw$$X  
_N.N?>
  
 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。 i2PPVT  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 S\qYw(G  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 H*l2,0&W  
rUb`_W@  
E7XFt#P.  
yK1Z&7>J>  
:3,aR\  
4. 参数：优化球面透镜 nm!5L[y!0  
?qn0].  
$;9zD11  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 qqm7p ,j  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 sT.
:"Pj$  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 }RGp)OFY&  
 透镜材料同样为N-BK7。 KUr}?sdz  
xB1Oh+@i  
C+iIvRYC  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 a<Ru)Q?=  
E1atXx  
+1K9R\  
Ab]`*h\U  
5. 结果：优化的球面透镜 a0vg%Z@!  
$1Lm=2;U  
kWv)+  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 tMWDKatb  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 h\ZnUn_J  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 <i~MBy. (  
f0 ;Fokt(  
[Rz9Di ;  
3Mvm'T:[  
6. 参数：非球面透镜 MEOVw[hO  
REyk,s2"6  
MroJ!.9  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 6K/j,e>L  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 H_RVGAbU  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~^U(GAs  
1-@[th  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 %p5%Fs`sd  
X8TwMt  
7XE |5G  
Q:.q*I!D<4  
O-rHfIxY  
7. 结果：非球面透镜 R$'0<y8E*]  
&zl=}xeA  
"=7y6bM  
 生成期望的高帽光束形状。 J#tGQO  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 t)Iu\bP  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 <NV[8B#k]  
+w~<2Kt8  
,_K /e  
95.m^~5  
G(LGa2;Zg  
8. 总结 /{eD##vhP  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O|t@p=]  
JLS|G?#0  
 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/uU"t  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3"ALohlL  
Ae&470  
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。 S4/CL4=  
mnKSO  
扩展阅读 +{Qk9Z   
)aW;w|#n  
扩展阅读 0dv# [  
 开始视频 -)biSU,  
-     光路图介绍 Lh0qB)>  
 该应用示例相关文件： y be:u  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;T!w$({V0z  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 un{LwZH  
\>Y2I 4x<  
i%jti6z$Hr  
QQ：2987619807 89*txYmx