[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) Y"oDFo,  
应用示例简述 )-#i8?y3C  
1. 系统细节 QQq/5r4O`q  
 光源 0V7 _n  
— 高斯激光束 '$*[SauAG  
 组件 ^
k;mn-
0  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 f| =# q  
— 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 F-tFet  
 探测器 RxMoD.kx  
— 视觉感知的仿真 1=>2uYKR  
— 高帽，转换效率，信噪比 ()B7(Y  
 建模/设计 o"4E+1qwM  
— 场追迹： l_b_-p  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Tplg2p%k  
`/c@nxh  
2. 系统说明 F~'sT}A*  
AbG&9=Ks  
~.H~XKw
 
&~}@u[=ux  
3. 建模&设计结果 90(UgK&Y  
w-M7opkq  
不同真实傅里叶透镜的结果： v!KJ|c@m  
6qf-Y!D5  
;da4\bppt  
LGXZx}4@;  
4. 总结 IF e+B"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,A?{~?u.  
FF jRf  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /wlFD,+8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 d96fjj~  
]h0Y8kpd  
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。 D>S8$]^Dm  
G-ZhGbAI7  
应用示例详细内容 Eny!R@u7q  
oo\
IS\  
系统参数 d#4Wj0x  
mfz"M)1p1  
1. 该应用实例的内容 ^t7_3%%w  
ys/vI/e\  
$q^O%(  
~Z7)x7 z  
}]`}Ja  
2. 仿真任务 ePi 
Z  
B9AbKK$`  
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。 :|Upx4]Ec  
Pm~,Ky&Hl  
3. 参数：准直输入光源 =8@RKG`>;  
-&$%|cyThQ  
|Cu1uwy  
*0lt$F$~b  
4. 参数：SLM透射函数 ig+k[`W  
~RAzFLt6x  
"7:u0p!  
5. 由理想系统到实际系统 mcCB7<. e  
?S8$5gA  
waBRQh  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 4I z.fAw  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 G%Y*q(VrEu  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 raSF3b/0  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 p?}&)Un  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 )Gmb?!/^  
=1eV   
\;iG{}(  
1R*1BStc  
N-Qu/,~+  
应用示例详细内容 FXcc1X/  
dWMccn;-m  
仿真&结果 Oxpo6G  
7(H?k  
1. VirtualLab中SLM的仿真 
/\nJ  
5[1@`6j  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 `d.Gw+Un  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 av"Dljc  
 为优化计算加入一个旋转平面 u4@, *tT  
Hi$#!OU  
}F~f&<GX6  
/nwxuy  
2. 参数：双凸球面透镜 .V7Y2!4TE  
fi5YMYd1  
cn@03&dAl  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 suzFcLxo  
 由于对称形状，前后焦距一致。 F
ka1]|j9
 
 参数是对应波长532nm。 BDWim`DK"  
 透镜材料N-BK7。 ^ sS>Mts  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 S_a :ML<  
9zmD6G!}t  
dBsRm{aS  
:PHUsy  
6\%r6_.d  
,G/\@x%  
3. 结果：双凸球面透镜 pM1=UF  
z]'|nX  
0~Um^q*'3  
 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。 `\Uc4lRS  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 vd2uD2%con  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 LZgwIMd  
#(m`2Z`H  
@$2`DI{_^  
+8MW$ m$  
3WQRN_  
4. 参数：优化球面透镜 ,R7=]~<io"  
er&uC4Y]a  
Y{+zg9L*  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 =>gyc;{2K<  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 EGp~Vo-  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 aeN}hG  
 透镜材料同样为N-BK7。 yBpW#1=  
|#Yu.c*  
\]tq7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 j<`I\Pmv  
6n2Vx1b  
,-w-su=J_  
)^*9oqQ
 
5. 结果：优化的球面透镜 .6lY*LI  
L,s|gtv  
0"wbcAh)  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 C:|q'"F  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 WZ-4^WM=!  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 > gA %MT  
;oN{I@}k  
~9`^72  
|G`4"``]k  
6. 参数：非球面透镜 9,Crmbw8  

u|_ITwk  
$@+p~)r(l  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 y9
l#;<b  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 7Va#{Y;Zy  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 N"q+UCRC  
J4Q)`Y\~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~:P8g<w  
Zi[{\7a  
')1}#V/I  
|!jYv'%  
w@
gl  
7. 结果：非球面透镜 3iwoMrp  
mVc'%cPaw  
s+y'<88  
 生成期望的高帽光束形状。 Ee$"O6*!  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 fl5UY$a2-  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 E :'  
d[P>jl%7  
wB1-|=K1  
g%fJyk'  
Cn6n4, 0  
8. 总结 i5>J  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。

"tg\yem  
~u~[E  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Y*5@|Q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 R%]9y]HQ  
%z!d4J75  
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。 '
q=NTP  
PJSDY1T  
扩展阅读 2]_4&mU  
#(26t _a  
扩展阅读 )\I? EU8  
 开始视频 !S >|Qh  
-     光路图介绍 +hyWo]nW0  
 该应用示例相关文件： alb+R$s  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 mvL0F%\.\  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 <
g/(wSl  
&
"r==A?  
,XBV}y  
QQ：2987619807 QBPvGnb