[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) >S:(BJMo  
应用示例简述 b69nj  
1. 系统细节 \o[][R#D  
 光源 FM6{%}4  
— 高斯激光束 M5WB.L[@q  
 组件 !j'LZ7  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 V_~lM
E  
— 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 
o
C|oh  
 探测器 A^z{n/DiL  
— 视觉感知的仿真 XF(D%ygeC  
— 高帽，转换效率，信噪比 Vpg>K #w  
 建模/设计 [Kc?<3W  
— 场追迹： M6p\QKi  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 s_y8+BJaV  
_\\Al v.  
2. 系统说明 ir}z^+  
*w@1@6?j  
CPy>sV3Ru0  
.hx(9  
3. 建模&设计结果 v1{j1~Z
R  
c
~(61Sn]  
不同真实傅里叶透镜的结果： 1+*sEIC"  
hYzP6?K"  
*S*49Hq7c  
)$S=
iL8(  
4. 总结 ZJ%NZAxy  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Xsa8YP9  
*90dkJZ.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ra'/~^9  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4\-11!'08  
`]W9Fj<1j  
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。
60%
nQhb  
|^Y"*Y4*h  
应用示例详细内容 m,\+RUW'  
"B:FSWM_-  
系统参数 nlB'@r  
K^<?LXJF  
1. 该应用实例的内容 !nl-}P,  

A4f"v)vM  
129\H< m  
&fB=&jc*j  
.;7V]B1o  
2. 仿真任务 q!Ek EW\n  
8D)1ZUx7`  
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。 ~RVlc;W  
m OUO)[6y  
3. 参数：准直输入光源 i_N8)Z;r  
Kfb(wW  
(UkDww_!  
eQuw uT  
4. 参数：SLM透射函数 H8w[{'Mei  
*l`yxz@U  
%WU=Vy4  
5. 由理想系统到实际系统 c"tlNf?  
RI8*'~ix]  
o;6~pw%  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 >;9g`d  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 'sIne>  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 gN<7(F  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `WH$rx!  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 9BZ B1oX  
RTlC]`IGT  
b/[X8w'VP  
p+~Imf-Jk  
T`@brL  
应用示例详细内容 1P"7.{  
AsE77AUA  
仿真&结果 /#T{0GBXe  
qZ!kVrmg&  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ng+sK  
R5e[cC8o.  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 mQ1  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 BC!) g+8  
 为优化计算加入一个旋转平面 \h'7[vkr  
X[h{g`  
kO}%Y?9d  
Io<T'K  
2. 参数：双凸球面透镜 a^LckHPI>  
dCM&Yf}K  
8B-PsS|'  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Vf:.C|Z  
 由于对称形状，前后焦距一致。 K@e2%hk9x  
 参数是对应波长532nm。 h{7>>  
 透镜材料N-BK7。 B~}BDnu6  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 neu<zSS  
rPy,PQG2w  
5yt=~  
l4$ sku-  
G HQ~{  
#tg\ bb  
3. 结果：双凸球面透镜 .*6Nq
X$  
{i=V:$_#  
bK}ZR*)  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 5D<Zbn.>q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 3}V (8  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 tYTl-c  
G0h&0e{w  
#@-dT
,t  
r{?qvl!q  
BYdGK@ouk  
4. 参数：优化球面透镜 {.oz^~zs]g  
U*{0,Ue'  
qGN>a[D  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 00IW9B-  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 g]h@U&`~u_  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 6?5dGYAX<  
 透镜材料同样为N-BK7。 }>AA[ba"'  
6wpu[  
}U=}5`_]D  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G[ns^  
7./WS
,49  
shdz
kET8N  
/Bgqf,N |  
5. 结果：优化的球面透镜 @?J7=}bzz  
l#C<bDw  
0?t;3z$n  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 0VQBm^$(  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 h3E}Sa(MQ:  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ;~r-P$kCY  
\nyqW4nTm  
C8v  
.nEMd/pX  
6. 参数：非球面透镜 @$kzes\  
S=kO9"RB]  
;Q&9t  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 :I/9j=@1  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 xc-[gt6  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 .KG9YGL#  
6&<QjO  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^PE|BCs  
Tt{X(I} J  
7gOu|t  
@g`|ob]9  
,>qtnwvlHP  
7. 结果：非球面透镜 Y5ei:r|^  
@N[<<k7g  
Ui"$A/  
 生成期望的高帽光束形状。 yYe>a^r4R  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 )mAD<y+  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 [oBRH]9cq  
HLthVc w  
F5H*z\/={  
T>*G1-J#  
5cM%PYU4:v  
8. 总结 {
=Ji2k0U'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 sqF.,A,  
%*<Wf4P"  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 pHoxw|'Y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |;aZi?Ek[  
.L^j:2(L  
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。 N0$ uB"  
7)O+s/.P)  
扩展阅读 Jb9@U/<\  
k[pk R{e  
扩展阅读 L{;Q6_m  
 开始视频 W:j9KhvT  
-     光路图介绍 6Rif&W.xy  
 该应用示例相关文件： iM9k!u FE  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 l| \ -d  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 FncP,F$8   
E.N>,N  
ub1~+T'O
 
QQ：2987619807 #/9Y}2G|]