[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) #!9aTp).AL  
应用示例简述 lty`7(\  
1. 系统细节 d) G7U$z~  
 光源 Z\O ,9  
— 高斯激光束 R}Z"Yxx  
 组件 A-.jv  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )Q(tryiSi  
— 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 ~eqX<0hf@  
 探测器 =s1"<hH}O)  
— 视觉感知的仿真 QT\S>}  
— 高帽，转换效率，信噪比 ZYrd;9zB  
 建模/设计 /3rt]h"  
— 场追迹： ':F{st>&H  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )"|g&=  
a*74FVZo.;  
2. 系统说明 $
7M64K{  
I=Ws /+  
-4Y}Y59\  
ma?569Z8~0  
3. 建模&设计结果 OFCkQEG=y>  
mNm 8I8  
不同真实傅里叶透镜的结果： r'pFHX  
hSr#/dw&  
&=t$ AIu  
GEIMCg(TRj  
4. 总结 '-gk))u>)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?nj _gL  
u.8vXc  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 %|oY8;0|A>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0O"GI33Mg  
c3i|q@ k  
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。 \f0I:%-  
8~\Fpz|Og  
应用示例详细内容 9?bfZF4A=  
[,|KVc=&H  
系统参数 DQH _@-q  
[$9sr=3:  
1. 该应用实例的内容 SM![ yC  
G:A~nv9  
qmOGsj`#  
2P@>H_JFF  
bHWy9-  
2. 仿真任务 / D#vs9S  
cV)fe`Gg  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Pw hs`YGMF  
%!p14c*J H  
3. 参数：准直输入光源 u#la+/   
noh3mi  
B;hc|v{(  
X& O o1y  
4. 参数：SLM透射函数 Z]uN9c  
xgsD<3  
J0mY=vX  
5. 由理想系统到实际系统 2,q^O3F  
+*!oZKm.  
{foF[M  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ~ E>D0o  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 9!gm
S?f  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 7 fqK{^L  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 &FkKnz4IZ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 I2YQIY+  
+lO Y IQ  
>:X
zv  
d7$H})[^  
 .;iXe  
应用示例详细内容 )'DFDrY  
3,3{wGvHHW  
仿真&结果 CHN!o9f  
N;Hrc6nin^  
1. VirtualLab中SLM的仿真 4h:Oo  
H<X4R  
 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)。 REQ2pfk0  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 5}e-\:J>B  
 为优化计算加入一个旋转平面 S;i^ucAF  
XrFyN(p  
>^D"%Oj y  
[)Xu60?Q  
2. 参数：双凸球面透镜 8[(c'rl|)|  
xm/v:hl=  
eem.lVVD  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 V1x
pJ  
 由于对称形状，前后焦距一致。  -NiFO  
 参数是对应波长532nm。 3(E"$Se,f  
 透镜材料N-BK7。 Ny\iRU)fN  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 UyD=x(li  
uC 5mxZ  
`$G7Ia_ $]  
dm)V \?b  
{
~
b]6}O  
q+WOnTS  
3. 结果：双凸球面透镜 FspI[gUN,  
)amdR
c  
3`SLMPI  
 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。 [q9TT
J@2  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 D3;^!ln]D  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ]bhzB  
Q(oWaG  
uhQ
3  
j%]i#iqF  
$M$oNOT}Y  
4. 参数：优化球面透镜 f^:9gRt  
}Jjq]lW  
!COaPrg  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 @DU]XKv  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 X7NRQ3P@  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 i.0}qS?  
 透镜材料同样为N-BK7。 kx]f`b  
oopTo51,a  
Fm*n>^P@Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 XH1so1h  
PKwHq<vAsB  
d3 fE[/oU  
JQQD~J1)E  
5. 结果：优化的球面透镜 :pDwgd  
~Jp\'P7*  
.F'Fk=N  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 n KDX=73  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,5t.0XqS  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 H.O7Y  
TcO@q ]+S  
"MZVwl"E#  
W*`2lf  
6. 参数：非球面透镜 7KuTC%7  
g9GE0DbT`  
wEKm3mY;  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 *2
=:(OK  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 L7q%u.nB1  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 } Yjic4?  
n&FN?"I/]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <y-KWWE  
G80d!*7  
9oc.`-e\?  
uH65DI<  
j= ]WAjT  
7. 结果：非球面透镜
&qMSJ  
oKA8)~Xqou  
$LFzpg  
 生成期望的高帽光束形状。 :E@"4O?<Y)  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 kTc'k  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 bYgrKz@uK  
Ur?a%]  

!;zacw  
l')?w]|  
Le|Ho^h,Y
 
8. 总结 `)1_^# k  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H5^'J`0\  
Co[  r
hs  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 B=u@u([.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |DwI%%0(F  
!OPa `kSh
 
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。 VISNmz2P  
~Q>97%  
扩展阅读 ;}=v|Dr&I.  
7evE;KL  
扩展阅读 \96?OCdr  
 开始视频 ~O 65=8  
-     光路图介绍 :&&Ps4\Sq  
 该应用示例相关文件： wrac\.  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 iW.8+?Xq&  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 0rsdDME[  
na(@`(j[  
B~jl1g|  
QQ：2987619807 k8 ,.~HkU