[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) CM[83>  
应用示例简述 T 7qHw!)  
1. 系统细节 EymSrZw  
 光源 #&L7FBJ"*v  
— 高斯激光束 z> DQ  
 组件 >*!
^pbZfX  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 =43NSY  
— 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 15aPoxo>  
 探测器 Bx$?*y&f!v  
— 视觉感知的仿真 -F
3~X R  
— 高帽，转换效率，信噪比 `f~$h?}3-@  
 建模/设计 D~M R)z_p~  
— 场追迹： ORWi+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。 -XwS?*O  
g:G5'pZf  
2. 系统说明 g4+Hq *  
V U5</si+  
J}#2Wy^{  
Iij$ce`nx  
3. 建模&设计结果 @qx$b~%  
XAtRA1.  
不同真实傅里叶透镜的结果： &o1k_!25  
d'3"A"9R7-  
y+{)4ptg$<  
e+VE FWz
 
4. 总结 p1HbD`ST  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 m@w469&<(q  
qcQq.cS_'N  
 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+f@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $MfRw
  
`R.Pz _
oe  
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。 T-/3 A%v  
/<(-lbq,  
应用示例详细内容 2Yd@V}  
lB_X mI1t  
系统参数 pQC|_T#u  
v'^}zO  
1. 该应用实例的内容 @M'qi=s*  
<X1lq9 lW  
ozl!vf# kv  
y c 8h}`  
X(3| (1;sV  
2. 仿真任务 d\JBjT1g  
,IE.8h)H  
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。 X')l04P@%  
V d]7v  
3. 参数：准直输入光源 ux| QGT2LY  
3?L[ohKH?:  
DBLM0*B  
#5'@at'1  
4. 参数：SLM透射函数 Fpeokr"i  
gG}H5uN  
&rPAW V'v  
5. 由理想系统到实际系统 w9O!L9 6  
U[8F{LX  
_G'A]O/BZD  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 YG8)`XqC  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 niW"o-}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 o8hE.pf&  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 PB5h5eX  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 "bWx<  
S $o1Q  
k)X\z@I'  
>7~*j4g  
v2p0EOS  
应用示例详细内容 -/0\_zq7  
M*Ej*
#  
仿真&结果 m.! M#x2!  
V3r)u\ o'  
1. VirtualLab中SLM的仿真 h{$k%YJ?  
XuHR  
 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)。 (c^ {T)  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [6_.Y*}N  
 为优化计算加入一个旋转平面 $?]`2*i  
KRcB_(  
q5'G]j{,Z  
cL;%2TMk  
2. 参数：双凸球面透镜 X#ud5h  
HuU$x;~  
@o^$/AE?  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 .>.GQUr  
 由于对称形状，前后焦距一致。 CmBgay  
 参数是对应波长532nm。 o|c6=77043  
 透镜材料N-BK7。 Gau@RX:O  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 BmccSC;o4  
\)wch P_0  
w\eC{,00:  
o$+R
  
bM:4i1Z  
V+@}d
JS  
3. 结果：双凸球面透镜 u~Po5W/i  
S<cz2FlV  
% -AcA  
 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。 H.'9]*  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 z>,M@@  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3!fR'L/
i  
K@g ~  
2rf8)8':  
~ho,bwJM[T  
>3KlI  
4. 参数：优化球面透镜 l>pB\<LL  
<HN+pi  
@SiV3k  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 rr1'| k"  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 8]`s&d@GY  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 . _|=Btoo  
 透镜材料同样为N-BK7。 pV u[  
?YZgH>7"  
h9<PP2.(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 N|2d9E  
C,W_0=!e  
U:n~S  
t=@d`s:R2  
5. 结果：优化的球面透镜 :/szA?:W  
rOt{bh6r  
e@0|fB%2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 r,0D I  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 24? _k]Y  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ]GY8f3~|{  
L FJ@4]%V  
DT>`.y%2W  
wbKJ:eWgt  
6. 参数：非球面透镜 wzd(=*N  
0|tyKP|J  
IE996   
 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\k!DF  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _BJ:GDz>  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 $p0D9mF  
mhhc}dS(H  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -
bOtF%  
vnQFq  
;7?oJH;  
Is3Y>o
X  
JvW7h(u7g  
7. 结果：非球面透镜 1R~$m  
'[F`!X  
S}U_uZ$b  
 生成期望的高帽光束形状。 f&^}yqmuE  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 *qSvSY*  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 c|9g=DjK  
ojf6@p_  
XdV>6<gf{  
~zac.:a8  
a BMV6'  
8. 总结 9D=X3{be#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 hOZTD0  
Lv/}&'\(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 l9eTghLi  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Nh^I{%.x  
8WP"~Js!  
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。 JJWPte/  
{-me;ayk  
扩展阅读 zNKB'hsK  
]f&]E ~i  
扩展阅读 DGCvH)Q  
 开始视频 5!Y\STn  
-     光路图介绍 dazML|1ow  
 该应用示例相关文件： JB'tc!!*  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 O]hUOc`k  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 f~P YK  
O*?^a7Z)4  
5p!{#r6m  
QQ：2987619807 `^8mGR>OpI