[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) )zvjsx*e=J  
应用示例简述 C 4hvk'=  
1. 系统细节 D P+W*87J  
 光源 F;)qM|7  
— 高斯激光束 *^.OqbO[U  
 组件 (KdP^.7  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 L ^{C4}x=  
— 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 e><,WM,e
 
 探测器 8jfEvwY  
— 视觉感知的仿真 {#}?-X  
— 高帽，转换效率，信噪比 MGSD;Lgn  
 建模/设计 &%`0&y  
— 场追迹： !i?aRI/6  
 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 *K0OUq  
aUEnQ%YU"  
2. 系统说明 H4g1@[{|0O  
yI_MYL[  
6yXMre)YV  
NIxtT>[+3  
3. 建模&设计结果 /3CdP'c  
EY'48S  
不同真实傅里叶透镜的结果： aq%i:};  
F=~LVaF/_  
y'U-y"7y  
BYWs\6vK  
4. 总结 bDM;7fFp$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #=aTSw X  
PZO8<d  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 =fy'w3m  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 F]`_akE  
zr[|~-  
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。 $h8,QPy  
s f<NC>
-  
应用示例详细内容 0;x<0P  
gatxvR7H  
系统参数 lsRW.h,  
[HSN*LXe  
1. 该应用实例的内容 %3 VToj@`>  
^ lM.lS>)  
(pkq{: Fs  
.+dego
:  
2N}h<Yd9  
2. 仿真任务 2qfKDZ9f^  
q;H5S<]/  
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。 Ai.^~#%X  
'=]|"  
3. 参数：准直输入光源 `& }C*i"  
rZ^VKO`~I1  
4#2iq@s  
U~YjTjbd  
4. 参数：SLM透射函数 lehuJgz'OO  

Ts 1  
53)*i\9&  
5. 由理想系统到实际系统 PBp+(o-  
|A19IXZ\  
,ku3;58O<  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $%0A#&DVh  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 c-bTf$6}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <<[\ Rv  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ~U`|+ 5  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 -%6Y&_5VK  
MFO1v%m  
x] j&Knli  
OZi4S3k  
]8ob`F`m,  
应用示例详细内容 Wc!.
{2  
>`u/#mrd  
仿真&结果 &Y|AX2KUC  
dn|OY.`|  
1. VirtualLab中SLM的仿真 %E`=c]!  
w]=c^@t_  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 hxx`f-#=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 A<<Bm M.%  
 为优化计算加入一个旋转平面 [-'LJG Wb<  
(GXFPEH8  
+a!uS0fIJi  
Sx}61
?  
2. 参数：双凸球面透镜 R\,qL-Br  
t6a$ZN;  
E.+BqWZ!  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 h$rk]UM/Q  
 由于对称形状，前后焦距一致。 o1]ZeF  
 参数是对应波长532nm。 {BS`v5*
 
 透镜材料N-BK7。 8u4FagQ,  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 sRDxa5<MD  
#>\%7b59>  
B{\qYL/~  
Y<9]7R(\;  
i
!dQ Sdf  
+o^sm'$  
3. 结果：双凸球面透镜 YB3?Ftgw  
El4SL'E@  
.[8g6:>  
 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。 P*.0kR1n  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 I2^Eo5'  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 [3fmhc  
}D7} %P]  
(|U|>@  
z{ MO~d9  
j]bNOC2.L  
4. 参数：优化球面透镜 _1kcz]]F  
Q]<6i  
`g!NFp9q  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Xgyi}~AoaU  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 *zTEK:+_  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。  V4qv7  
 透镜材料同样为N-BK7。 ]q CCCI`  
0>)F+QC  
't<hhjPqY  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Zia<$kAO  
Z"Byv.yqb  
3KN>t)A#  
XL!^tMk  
5. 结果：优化的球面透镜 v"J7VF2  
/j:fc?yv  
Ch,%xs.)G  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 /XZ\Yy=  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2(iv+<t  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 bFtzwa5Gc  
] R-<v&O  
k$v8cE  
)9'Zb`n  
6. 参数：非球面透镜 mdy+ >e<  
I4\ c+f9  
&&K"3"um  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 gq[`g=x  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 MMS#Ci=Lj  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Egr'IbB  
<Pg<F[eDM  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 AAPfU_: ^  
mj_V6`m4  
>a$b4 pvh  
Fooa~C"  
!y syb  
7. 结果：非球面透镜 <9yB& ^  
c?XqSK`',Z  
:Co+haW  
 生成期望的高帽光束形状。 t o2y#4'.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ?Y|*EH  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 TB(!*t  
f%cbBx^;  
(3fU2{sm  
w;(B4^?  
f+W8Gszi  
8. 总结 8@J5tFJ&%  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ![CF >:e  
7UA|G2Zr  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ZK8I f?SD  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ug.'OR  
w\2yippI  
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。 Qb~&a1&s#  
7<p?E7  
扩展阅读 2<GN+Wv[#  
H]d'#1G  
扩展阅读 &nX,)"  
 开始视频 RRBBz7:~  
-     光路图介绍 Oxq} dX7S  
 该应用示例相关文件： 4[^lE?+  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 yNkE>  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 k<cv80lhK  
xzjG|"a[GB  
Th(F^W9  
QQ：2987619807 qs'ggF1