[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) ,)VAKrSg  
应用示例简述 oE0~F|(\1  
1. 系统细节 7c6- o"A  
 光源 ,v?FR }v  
— 高斯激光束 SQMtR2  
 组件 _p^Wc.[~M  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 dh%
DALZ8t  
— 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 DUg[L
 
 探测器 Kb'4W-&u!  
— 视觉感知的仿真 S9
'Xsh  
— 高帽，转换效率，信噪比 0vMKyT3 c  
 建模/设计 +&E\w,Vq^  
— 场追迹： i8%@4U/ J  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Tz0XBH_  
o'Y/0hkh  
2. 系统说明 SA%)xGRW  
BaMF5f+  
:lK8i{o  
lAo4)  
3. 建模&设计结果 7 ;2>kgf~  
"_=t1UE  
不同真实傅里叶透镜的结果： <)Y jVGG  
A-rj: k!  
][XCpJ)8  
I$XwM  
4. 总结 5'<mfY'B  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5'<a,,RKu  
05 .EI)7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 vJsg6oH  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P:5vS:s?  
i<q_d7-W'  
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。 $if(n||  
nHU}OGzW  
应用示例详细内容 R38 \&
F  
Jid_&\  
系统参数 6}Rb-\N  
{!!8 *ix  
1. 该应用实例的内容 `(6cRT`Wp  
P0k.\8qz  
fUOQ(BGp  
ih|&q  
@4Q/J$  
2. 仿真任务 xqauSW  
-MORd{GF  
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。 /J(~NGT  
:'[ha$  
3. 参数：准直输入光源 =Q6JXp  
~D`  
H29vuGQjq  
Ix~rBD9  
4. 参数：SLM透射函数 Z|A+\#'  
&vfeBth  
2tQ?=V(Di  
5. 由理想系统到实际系统 Owv}lJ  
m@)Ya*=<  
E5
a7p.  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 8~O0P=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 \VypkbE+  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 }C$D-fH8sW  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 O:8Ne*L`D  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。
0W~1v  
Zq:c2/\c}  
Dv4H^  
/03?(n= 3  
PtGFLM9R  
应用示例详细内容 q2;CvoF  
t Q.%f:|  
仿真&结果 9"}5jq4*  
:!FGvR6  
1. VirtualLab中SLM的仿真 WtXf~ :R  
aPX'CG4m  
 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)。 &G?w*w_n  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 hdqr~9  
 为优化计算加入一个旋转平面 OU*skc>  
U}l=1B  
Sae*VvT6  
o?I`n*u"X  
2. 参数：双凸球面透镜 k4` %.;  
U? ;Q\=>  
<)"2rxX&5  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &3itBQF  
 由于对称形状，前后焦距一致。 X9C:AGbp  
 参数是对应波长532nm。 anORoK.  
 透镜材料N-BK7。 '
u_j5  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 b27t-p8  

" ^!=e72  
cs4IO O$  
8
k_hX^  
?ea5k*#a  
y`cL3 xr4R  
3. 结果：双凸球面透镜 cmY `$=  
lQ4$d{m`  
*g4Uo{  
 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。 J8[aVG  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 7'ws: #pC  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -<tTT  
*r|13|k  
;Q[E>j?w=  
zXxA"  
\)2'+R  
4. 参数：优化球面透镜 \7e4t  
j_b/66JyN  
4I.
)>+8V  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 }s8xr>  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 EEvi_Z932  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 51ILR9 Bc_  
 透镜材料同样为N-BK7。 JtF)jRB0,  
Vq^b_^  
!|cM<}TF,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~N)(|N  
@2>c
e2+  
V2g"5nYT  
%2beoH'  
5. 结果：优化的球面透镜 V h5\'Sn  
sBNqg~HwB?  
0;w84>M  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ]
puDqu5!  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 upq3)t_
  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 bKh}Y`  
<irr.O  
I}awembw g  
{l\Ep=O vx  
6. 参数：非球面透镜 m`4N1egCt  
P75@Yu(  
}hXmK.['  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Ki /j\  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Q{ {=  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 EV;"]lC9  
w!}kcn<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 X& XD2o"rt  
5{-54mwo  
xSq+>,b  
g
$z6*bL  
9rM#w"E?<  
7. 结果：非球面透镜 .EjjCE/v-  
yXf+dMv
  
8boiJku`  
 生成期望的高帽光束形状。 W>[TF
dH?  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 wid
  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 sjHcq5#U!  
:2~2j-m  
9q2x}  
raM{!T:  
mw83pU6  
8. 总结 1([?EfC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _znpzr9H  
t*-_MG  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 04a@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Z[kVVE9b?  
i1Y<[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。 O44Fj)  
|"}rC >+  
扩展阅读 QjTs$#eMW  
66po SZR@  
扩展阅读 m-Se-aF  
 开始视频 Lv#}Gm  
-     光路图介绍 "}0)~,{xB  
 该应用示例相关文件： - P4X@s_;  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 1W7ClT_cQ  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 $$'[%  
_t6.9CXl  
&B$%|~Y5  
QQ：2987619807 ~hT(uxU/