[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) G~lnX^46"  
应用示例简述 H~<wAer,Op  
1. 系统细节 2Q/V D,yU  
 光源 RoD9  
— 高斯激光束 su=]gE@  
 组件 v@!r$jZ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 3A b_Z  
— 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 SkXx:@  
 探测器 n{F&GE="  
— 视觉感知的仿真 SMm
$4h R  
— 高帽，转换效率，信噪比 G>^ _&(c@2  
 建模/设计 T6rjtq  
— 场追迹： tUFXx\p  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Yceex}X*5  
~qW"v^<  
2. 系统说明 ) nnv{hN  
kL}*,8s{  
zL:k(7E   
h3-dJgb  
3. 建模&设计结果 qQ<7+z<4KP  

!
:dhK  
不同真实傅里叶透镜的结果： yH@2nAn  
?Qh[vcF7`  
+3;[1dpgf  
rOq>jvy  
4. 总结 *7/MeE6)i  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v.]W{~PI2V  
v/C*?/ ~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~M J3-<I  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (<5&<JC{  
R 9Yk9v  
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。 *&yt;|y  
/\uW[
mt  
应用示例详细内容 {&Sr<d
5  
Js8d{\0\  
系统参数 ^cYt4NHXn  
)pt#Pu  
1. 该应用实例的内容 WO6;K]  
t.m C q4{  
bMF`KRP2  
r)t-_p37  
{nmBIk2v  
2. 仿真任务 !xZ`()D#  
N]@e7P'9F  
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。 ig,v6lqhM  
E@$HO_;&  
3. 参数：准直输入光源 s av  
8:(e~? f6  
<DM:YWNa  
wrt^0n'r)c  
4. 参数：SLM透射函数 79
(Px2H2  
be{tyV  
;F'/[l{+  
5. 由理想系统到实际系统 -7l)m
k  
5l(Q#pSX  
o.
H(&ex|  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 '@+a]kCMev  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 8a
4&}
^|  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |G]M"3^  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 e!~x-P5M`  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。
rN^P//  
~,.}@XlgT.  
r6eApKZ>f6  
9gokTFoN  
Arb-,[kwN  
应用示例详细内容 Fs EPM"&?h  
Syj7K*,%bZ  
仿真&结果 KZ)p\p<1  
K2
R[u#Q  
1. VirtualLab中SLM的仿真 x,SzZ)l-9  
L>EC^2\  
 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)。 ~'l.g^p bv  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 *
6e 5T  
 为优化计算加入一个旋转平面 \;smH;m  
+b]+5!  
*aF
<#m v  
(GdL(H#IL  
2. 参数：双凸球面透镜 6-@n$5W0  
7EAkY`Op  
 "Aq-H g  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 lE?F Wt  
 由于对称形状，前后焦距一致。 4^O'K;$leD  
 参数是对应波长532nm。 hVcV_  
 透镜材料N-BK7。 \WeGO.i-  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 l1qWl  
B3^4,'  
Ag`:!*  
T;%ceLD  
Y"&c .  
~^Y(f'{  
3. 结果：双凸球面透镜 {6yiD  
\;>idbV  

'nM)=  
 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。 EI29;  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 [=Yfdh M8S  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 x-_!I>l&  
Nz&J&\X)tD  
7QlA/iKqK  
2ajQ*aNq  
e_BOzN~c  
4. 参数：优化球面透镜 <eq93  
IYy2EK[s  
f&S,l3H<  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 W1s4[rL!Ht  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 8L?35[]e  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ,&sBa{0  
 透镜材料同样为N-BK7。 %@{);5[  
eFPDW;  
EnrRnVB  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #n'tpp~O  
@Kd lX>i  
^L;`F  
uSs~P%@6|  
5. 结果：优化的球面透镜 TWC^M{e  
#GYCU!  
}cll? 2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ]~z2s;J{/  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 wL2d.$?TEg  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 > @ulvHL  
'W~O?  
xcz1(R  
=J,aBp  
6. 参数：非球面透镜 mB$r>G/
'  
0j1I  
j+n1k^jC  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %cD7}o:u  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 AR?J[e  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 oUm"
qt_  
Xv'M\T}6C+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `n7z+  
,2)LH'Xx  
}Y5Sf"~M  
a`CsLBv&  
()vxTTa  
7. 结果：非球面透镜 P'Jw:)k(  
"6n~,$  
aF$HF;-y  
 生成期望的高帽光束形状。 Z^AACKME  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Q^8C*ekfg!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 CCX\"-C  
Cl]E rg  
u|\Lb2Kb:  
,k/*f+t  
EpeTfD
 
8. 总结 @R?S-*o  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S"w$#"EJA  
:?{ **&=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 L&lNpMT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5>7ECe*  
O~B iqm  
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。 \{n]&IjA  
)5Kzq6.  
扩展阅读 jjkiic+tDN  
~;|
  
扩展阅读 5-bd1!o  
 开始视频 7,_N9Q]rB  
-     光路图介绍 u9e A"\s  
 该应用示例相关文件： cp2e,%o  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 u|=_!$8  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ZYrXav<  
W z3y+I/&  
ow ~(k5k:  
QQ：2987619807 ]xA;*b;|h