[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) |oLGc!i  
应用示例简述 |1(x2x%}D^  
1. 系统细节 Zk((VZ(y  
 光源 }P0bNY5?%  
— 高斯激光束 _<#92v!F  
 组件 $"W[e"Q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 wbAwmOiZ  
— 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 IDT\hTPIs  
 探测器 -dA9x~o  
— 视觉感知的仿真 Pz{MYw  
— 高帽，转换效率，信噪比 m+;U,[%[*E  
 建模/设计 jVd`J  
— 场追迹： *3fl}l  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 PdqvXc  
Mf#@8"l  
2. 系统说明 %W\NYSm  
\-pwA j?  
AXHY
$f|  
r=0PW_r:  
3. 建模&设计结果 wGNEb  
1C{0
 R.  
不同真实傅里叶透镜的结果： <<u]WsW{C  
iL);bv W  
[mu8V+8@d4  
m;l[flQ~  
4. 总结 _>\33V-?b  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 PiM(QR  

YiO}"  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 '1LN)Yw  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 v4s4D1}  
)VkVZf | S  
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。 "h_f-vP  
z2YYxJc&w  
应用示例详细内容 5@%Gq)z5  
S1Y,5,}  
系统参数 F$tzsz,9n  
yZ,pH1  
1. 该应用实例的内容 /B?wn=][  
<M1*gz  
Nmz5:Rq  
t;VMtIW+E  
fVgK6?<8^  
2. 仿真任务 gU+yqT7=  
#)7`}7N  
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。 /!5ohQlPJ  
hbJy<e1W  
3. 参数：准直输入光源 VVch%  
#BP0MY&  
#oTVfY#  
}C_g;7*  
4. 参数：SLM透射函数 I2CI9,0  
YQC.jnb2  
)yb~ k
be  
5. 由理想系统到实际系统 _0rt.NRD  
k8}fKVU;  
];Noe9o  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =<HekiYM  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 !`=iKe&%E  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 N\ Mdia  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 uo]\L^j   
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ;~:Z~8+{c  
P?>:YY53  
q!0HsF  
[DjlkA/Zg  
|+Rx)  
应用示例详细内容 2Xv}JPS2As  
yO7H!}y_  
仿真&结果 %I
VM1  
lH_p
G~  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Cj~e` VRhk  
2(GYk
 
 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)。 `Z>=5:+G@2  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 4uO88[=  
 为优化计算加入一个旋转平面 9'H:pb2  
B^TgEr  
0AWxU?$A4  
N~v<8vJq`  
2. 参数：双凸球面透镜 IxWi>8  
tE-bHu370  
o<48'>[  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 .{t5_,P  
 由于对称形状，前后焦距一致。 .R`_"7  
 参数是对应波长532nm。 ck `td%  
 透镜材料N-BK7。 4>d]0=x  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Cd^1E]O0{  
3+'vNc  
KS5a8'U  
<Sd
ef^  
"kcix!}&  
~P}ng{x4z  
3. 结果：双凸球面透镜 |4/rVj"  
~5|R`%  
\anOOn@  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Fg p|gw4  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ImB5F'HI$  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 MX#LtCG#V  
%F150$(D  
%?V~7tHm>  
vD#kH1  
T"H"m4{'  
4. 参数：优化球面透镜 `j
'1V1  

(g[WZB3x  
<6.`(isph  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 n|H
8O3@  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 /: -&b#+  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 HI:
1Voy  
 透镜材料同样为N-BK7。 XkUwO ]
 
AwuhFPG  
=`(W^&|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {C]tS5$Z  
TT;ls<(Lg  
{ **W7\h  
&%(Dd  
5. 结果：优化的球面透镜 I4
qS8~+#  
PpLhj  
mIrN~)C4\  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 <M5fk?n,|  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 a)S6Z  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 pR2U&OA  
_XT;  
#:Q\   
$mAyM+ ph[  
6. 参数：非球面透镜 xp^Jp  
N2j^fZd_  
2Kr8#_) 0  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 fO#nSB/ 8  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ?c"iV  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ?%ltoezf  
S1~EJa5H  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3TV4|&W;  
Mg}/gO%o  
/={N^8^=x  
l*CCnqE  
rN.8-  
7. 结果：非球面透镜 icVB?M,m  
"Il)_Ui  
O\=Zo9(NHF  
 生成期望的高帽光束形状。 f*xv#G  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 G<rAM+B*g  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 e^;:iJS  
'F/uD1;  
BSr#;;\  
e*I92  
c*R\fQd  
8. 总结 }=gD,]2x8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5K&A2zC|  
nHF~a?|FT  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ed_Fx'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 <dXeP/1w`  
Tk 'Pv  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 F_/ra?WVH  
W"t^t|H'~  
扩展阅读 \fvm6$ rZ^  
I^n,v) 8  
扩展阅读 eqOT@~H  
 开始视频 >s.y1Vg~C  
-     光路图介绍 "?iyvzo  
 该应用示例相关文件： <wd;W;B  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 WD kE 5  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 s`v$r,N0  
x.Ny@l%]  
pP"j|  
QQ：2987619807 QWt3KW8)