[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) L~_3BX  
应用示例简述 9AL
E6

 
1. 系统细节 }D_h*9  
 光源 p._BG80  
— 高斯激光束 hj@
< wU  
 组件 P?GHcq$\  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 t#tAvwFM8  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 QiB^U^f  
 探测器 Az.(tJ X"  
— 视觉感知的仿真 (|DmYn!  
— 高帽，转换效率，信噪比 gUf-1#g4\`  
 建模/设计 q<mDs$^K  
— 场追迹： tsdkpt  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 \.+.VK  
+}H2|vP  
2. 系统说明 {ndL]c'v  
zPWX%1Qr  
OfC0lb:c  
hGmJG,H  
3. 建模&设计结果 u_[^gS7
 
EoM}Co  
不同真实傅里叶透镜的结果： yyke"D  
H)&6I
33`  
%?K1X^52d  
N S*e<9  
4. 总结 dI'cZt~n  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =Nn&$h l  
]O'dwC  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 {2<A\nW  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 nQ4s  
9 p6QNDp  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 1"J\iwN3  
N1r
Bpt  
应用示例详细内容 _:ypPRJ  
`6:;*#jO,  
系统参数 9U1cH qV  
<Z%iP{  
1. 该应用实例的内容 ZS51QB  
C2RR(n=N^  
C%8nr8po  
J [}8&sn  
.a._WZF  
2. 仿真任务 X]6Hgz66  
e%#(:L  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 ~Xi_bTAyAW  
>SO !{  
3. 参数：准直输入光源 @i`*i@g  
B
WdR~|2  
icW?a9b&  
KLpu7D5(|  
4. 参数：SLM透射函数 hhjT{>je  
l$KC\$?%*  
;O=tSEe  
5. 由理想系统到实际系统 H\]ZtSw8-  
QI*Y7R~<  
IV$pA`|V  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 FG.MV-G  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 fY3^L"R  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 VfAC&3%M
 
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 +Bk d  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Mx<V;GPm  
Y<%)Im6v/  
p9w<|ZQ]:  
W]Z;=-CBr  
dL%?k@R  
应用示例详细内容 ^CZ!rOSv  
IQ_2(8Kv  
仿真&结果 Hts.G~~8  
S]3K5Z|  
1. VirtualLab中SLM的仿真 {@K>oaZ  
K=x>%6W7b  
 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)。 !yAlb#yu  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 pyA;%vJn  
 为优化计算加入一个旋转平面 {E*dDv  
@[{9B6NlV  
XOsPKq  
TR:V7d  
2. 参数：双凸球面透镜 [@"~'fu0  
UH=pQm^W  
u0M[B7Q  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 oNHbQ&h  
 由于对称形状，前后焦距一致。 4/Ub%t-
 
 参数是对应波长532nm。 =0,:w(Sb!  
 透镜材料N-BK7。 qN h:;`  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 9PXG*r|D  
`I|$U)'  
'0QrM,B9  
!{'C.sb?~  
GSzb  
Rlc$2y@pU  
3. 结果：双凸球面透镜 9 cU]@j}2  
vmW >$P  
o^P/ -&T  
 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。 l{tpFu9v  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 1<y(8C6  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 X|!VtO  
ziUEA>m*/  
;.$AhjqiP  
Ny_d  
$yG>=GN  
4. 参数：优化球面透镜 b1An2e[  
\;&WF1d`ac  
v@_}R_pX  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 u#9H  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 cXM4+pa=%  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 $['_m~ 2  
 透镜材料同样为N-BK7。 wrw4Uxq  
m-V_J`9"  
Nl~'W  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 J
~.8.]gXW  
/)6+I(H  
a3t[Tk;  
F@ Sw
  
5. 结果：优化的球面透镜 NDsF<2A4  
 bT(}=j  
^{f^%)X  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 p0c*)_a*  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 AQAZ+g(I
K  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 '3B"@^]  
{O24:'K&  
N %;bV@A9  
)4h4ql W  
6. 参数：非球面透镜 f]c{,LFvZ  
u!$+1fI>  
L\)GPTo!x  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 IIj :\?r  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ;UU`kk  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,x(?7ZW>  
l1_hD,4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 B=vBJC)  
Z=c&</9e  
K+HP2|#6  
](%EQ[  
Ql2zC9C  
7. 结果：非球面透镜 ~m`j=ot  
pi?$h"y7Q  
i n$~(+  
 生成期望的高帽光束形状。 mbSG  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \0)v5u  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 *;E\,,Io  
@Z}TF/Rx4  
m$XMq  
NW=gi qB  
0j\} @  
8. 总结 W}6OMAbsE;  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 qDlh6W?}k  
t%S2D  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 G;jX@XqZ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7+'&(^c  
$kAal26z  
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。  $I*<gn9  
h^ o@=%b  
扩展阅读 J?R\qEq%  
a_
z1S Z2[  
扩展阅读 g#*LJ`1  
 开始视频 wZe>}1t  
-     光路图介绍 %]"eN{Uvn  
 该应用示例相关文件： lGhhH_  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Rz03he  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 UlNx5l+k  
d?6\  
h/s8".\  
QQ：2987619807 8wH1x .