[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) m=;0N
Ls4  
应用示例简述 P%HvL4R  
1. 系统细节 2(SK}<X
 
 光源  -)  
— 高斯激光束 x\HHu]  
 组件 }<?1\k  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 MZ" yjQA  
— 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 Tc{r;:'G<  
 探测器 GMc{g  
— 视觉感知的仿真 g-B~"tp  
— 高帽，转换效率，信噪比 % H"A%  
 建模/设计 !YUMAp/  
— 场追迹： ERSo&8  
 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]IJ mI\  

)na8a!  
2. 系统说明 /58]{MfrJ  
[AA
G:`  
%4X#|22n  
)Rhy^<xH  
3. 建模&设计结果 QP+zGXd}(  
M#v#3:&5  
不同真实傅里叶透镜的结果： Yr9>ATR  
BI9~%dm  
l!Bc0  
?,Z[)5 ZN  
4. 总结 ;qM I3wF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }` &an$Mu  
HEZgHL  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9OIX5$,S;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $@ /K/
"  
'k|?M  
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。 z\iz6-\&y  
HK~uu5j  
应用示例详细内容 Bvbv~7g(  

w-~
u[c  
系统参数 \W^Mo>l  
.}KY*y  
1. 该应用实例的内容 S@Rw+#QE  
^Y mq<*X  
*eE&ptx1  
OyTEd5\3  
Q)"L8v v  
2. 仿真任务 ~(%TQY5  
}1EfyR  
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。 a3o4> 9  
8;'fWV? U  
3. 参数：准直输入光源 \U^0E> d  
o_un=ygU  
XhF7%KR  
1UR;}  
4. 参数：SLM透射函数 qE
d!g,Sx  
C[cNwvz  
l}|KkW\y  
5. 由理想系统到实际系统 [/.5{|&GSt  
XS!mtd<q  
YHoj^=/b  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ^QX3p,Y  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 UNc!6Q-.  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 a-I3#3VJ@  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 [Tha j  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =M]f
7lJ  
4AI\'M"d  
U p1&(
 
MGUzvSf  
ym,UJs&
 
应用示例详细内容 yFfa/d  
z"`q-R }m  
仿真&结果 W/dl`UDY  
4H4U  
1. VirtualLab中SLM的仿真 I+ZK \?Rs  
~WS;)Q0|  
 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)。 3q*y~5&I  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Y6(I %hE`  
 为优化计算加入一个旋转平面 ;F)gr  
8= jl]q$<  
YyR)2j1O  
?y( D_NtL  
2. 参数：双凸球面透镜 _sU|<1  
EYc, "'  
OLAwRha  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 AF5$U
8jf  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ZVo%ssVt  
 参数是对应波长532nm。 zo*YPDEm"  
 透镜材料N-BK7。 mmC&xZ5f  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 uus}NZ:*l  
F<8Rr#Z  
1(V>8}zn  
esCm`?qCP  
L%,tc~)A  
klC;fm2C  
3. 结果：双凸球面透镜
b-}nv`9C  
|1d;0*HIgX  
a`.]
8Jy)  
 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。 cP[3p:  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 lWj|7  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 w_30g6tA  
/]=dPb%  
g?V>+oMx  
(eS/Q%ZGK  
K-Bf=7F,  
4. 参数：优化球面透镜 W@NM~+)e  
>t2E034_  
Ux_tHyc/  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 fFD:E} >5  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 D[.; H)V  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 .k5 TQt  
 透镜材料同样为N-BK7。 +^% y&8e  
[t55Kz*cD  

i_OoR"J%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Kp") %p#  
s^KUe%am0  
m=&j2~<i  
0RY{y n3  
5. 结果：优化的球面透镜 i3I'n*  
O!+LM{> F  
BXgAohg!  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 X+;
F5b9z  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 f$a%&X6"-  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 td^2gjr^5  
Pf s_s6  
jbQ2G|:Q  
$Xf1|!W%a%  
6. 参数：非球面透镜 nOxCni~T  
0raVC=[  
]_NN,m>z  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 l1^/Q~u  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 0-~Y[X"9.  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 J_tj9+r^  
eCB(!Y|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003

%=x|.e@J  
*<*{gO?Q4
 
-|^}~yOx0=  
usiv`.  
Dt,b\6  
7. 结果：非球面透镜 5Cxh>,k  
E@\e37e  
@xR7>-$0p  
 生成期望的高帽光束形状。 WrhC q6  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 6'y+Ev$9  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 zAEq)9Y"l'  
%Kd&A*  
dzDh
 V{  
$,ev <4I&  
%+oWW5
q7  
8. 总结 4fBgmL  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v(^{P  
QjETu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _[8xq:G  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 03?TT,y$  
Q\G8R^9j p  
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。 bF %#KSVw  
}OO(uC2  
扩展阅读 0S@O]k)  
J{' u  
扩展阅读 vTN/ho,H  
 开始视频 f !t2a//  
-     光路图介绍 ul~>eZ  
 该应用示例相关文件： |M|'S~z  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 b u%p,u!
 
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 CBx1.xL  
]Po9a4w#  
SeAokz>  
QQ：2987619807 5)4*J.