[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) Z%_m<Nf8T  
应用示例简述 #mFY?Zp)  
1. 系统细节 ah8xiABa  
 光源 [VL+
X^  
— 高斯激光束 u/,ng&!  
 组件 ^! r<-J  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 K+F]a]kld  
— 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 '^6jRI,  
 探测器 H[;\[3  
— 视觉感知的仿真 i& phko}  
— 高帽，转换效率，信噪比 dyyGt}}5f  
 建模/设计 Jh6 z5xUV  
— 场追迹： }Q<cE$c  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ?T (@<T  
iN]#
XIQ%  
2. 系统说明 $I$ B8  
'|jN!y^2p  
:'+- %xUM  
w~lxWgaY7  
3. 建模&设计结果 \-2O&v'}  
1P '_EJ]M  
不同真实傅里叶透镜的结果： Eg/=VBtc  
K7jz*|2  
~d)2>A2:  
9NPOdt:@  
4. 总结 )r +o51gp  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 RY\[[eG  
V39`J*fI  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \ld{Z;e  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A2xfNY<  
>oOZDuj  
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。 K[G=J  
U5f<4I  
应用示例详细内容 &i8UPp%  
08pG)_L  
系统参数 /^jV-Z`  

k>aWI  
1. 该应用实例的内容 CEMe2~  
9-6E(D-ux  
ta)'z@V@g  
YYzl"<)c  
FsXqF&{  
2. 仿真任务 "
^3pP(8;~  
]u(EEsG/  
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。 y G{;kJ P  
/E|Ac&Qk  
3. 参数：准直输入光源 <lxE^M  
Dg_Ao
C  
x*}*0).  
l^"HcP6  
4. 参数：SLM透射函数 PL6f**{-  
Fb:Z.  
U$+G9  
5. 由理想系统到实际系统 G
i9s*v,s  
ns/L./z  
OY?x'h  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Co%EJb"tk  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 tPb$ua|  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 teDO,
$  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 WXgGB[x  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 A@I( &Z  
Ce%fz~*b  
ZY Ci&l  
'A}@XGE:p  
p\&Lbuzv  
应用示例详细内容 8F#z)>q~  
P+j5_V{\b  
仿真&结果 b+rn:R  
[ {|868  
1. VirtualLab中SLM的仿真 F]4JemSjK  
iXJ3B&x  
 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)。 &qO#EEqG]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 f(r=S Xa*  
 为优化计算加入一个旋转平面 UOwEA9q%  
+l8`oQuG  
ha -KfkPFE  
zQNkjQ{mx  
2. 参数：双凸球面透镜 / ~\ I  
),u)#`.l G  
<hA1[S}  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 F=qG+T  
 由于对称形状，前后焦距一致。 8qi6>}A  
 参数是对应波长532nm。 3{j&J-  
 透镜材料N-BK7。 <8[y2|UBt  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Pgp`g.$<  
OlwORtWzZ  
#F~^m  
0:SR29(p1  
i4XE26B;e  
\j$q';9p  
3. 结果：双凸球面透镜 s?g`ufF.t  
d>f.p"B.gj  
0M=U>g)  
 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。 Az
mISm  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 eInx\/  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 k-`5TmW  
6S2u%-]  
4-wCk=I  
pg4J)<t#  
CI~P3"`]  
4. 参数：优化球面透镜 XC D&Im  
r{Cbx#;  
<Z -d5D>  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 (i"@{[IP  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 l1utk8'-  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 l\NVnXv:>  
 透镜材料同样为N-BK7。 "kHQ}#6r  
Gop;!aV1*  
ycr\vn t  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1$]hyC/f  
s?JNc4q  
h ?Ni5  
wy1xZQ<5  
5. 结果：优化的球面透镜 :k"VR,riF  
O6[,K1,  
x<
S
?"  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 c~0hu*&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 )U~,q>H+ %  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 =y>g:}G7  
*_aeK~du.  
eVVm"96Q.;  
"/O`#Do/  
6. 参数：非球面透镜 \"X<\3z2  
w[A$bqz  
<![]=~z$  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 PS13h_j  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 nVp*u9]  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 UZ`GS$D@  
xjplJ'jB  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 RJz$$,RU  
|?tUUT!`t  
"i}?jf {a  
#})OnM^],  
I`~ofq?r  
7. 结果：非球面透镜 9qHbV 9,M  
 bK7j"  
)sh+cfTCb  
 生成期望的高帽光束形状。 ~; emUU  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %B,>6 `[  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 3%g\)Cs  
exnFy-  
Yb~[XS |p  
L*rND15  
;Tn$c70  
8. 总结 |fJpX5W-l  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 m~LB0u$ac  
Q1?0R<jOU  
 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\Z.E;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TT'sO[N[  
&<s[(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。 )_|;h2I  
O e-FI+7  
扩展阅读  &Ow[  
u; c)Tt  
扩展阅读 E&}@P0^  
 开始视频 #LGAvFA*_F  
-     光路图介绍 e~NEyS~3  
 该应用示例相关文件： O,&nCxB]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2=&4@c|cn  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 AB!
P(  
wVSk.OOB  
N,iYUM?  
QQ：2987619807 vS!%!-F