[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) OXtBJYe  
应用示例简述 G.jQX'%4QG  
1. 系统细节 _EKF-&Q6  
 光源 edN8-P(  
— 高斯激光束 fEiJ~&{&  
 组件 pcpxe&S  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 HWtPLlNt  
— 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 )+GX<2_  
 探测器 RK)l8c}  
— 视觉感知的仿真 ./iXyta  
— 高帽，转换效率，信噪比 &-F"+v,+  
 建模/设计 n&7@@@cA  
— 场追迹： elKx]%k*)  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 9".Uc8^p/F  
~I)uWo  
2. 系统说明 6Kht:WE  
{5x>y:v  
cyc>_$/;1  
-- S"w@  
3. 建模&设计结果 Ec.)!Hu  
)kA2vX^=Z  
不同真实傅里叶透镜的结果： 'Kd7l}e!  
s>J3\PC  
PJwEA  
#_p  
4. 总结 _h~p:=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Lw*1 .~  
+3?`M<L0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }~GV'7d1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 p2a?9R  
cUM_ncYOP  
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。 rG5i-'  
Ph"iX'J  
应用示例详细内容 Ltg-w\?]

 
y[p6y[r*  
系统参数 'Z$jBL  
EFNdiv$wF  
1. 该应用实例的内容 Ps|QW  
g`{Dxb,t  
5F03y`@ u  
ZpTi:3>  
hgif]?:C<  
2. 仿真任务 ?:JdRnH\  
z=%IcSx;  
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。 CH#kvR2  
KMe.i'  
3. 参数：准直输入光源 clC~2:  
F]P
ul|.l  
A'b<?)Y7_  
3liq9P_  
4. 参数：SLM透射函数 ~CulFxu  
B~BUWWMfp  
7j95"mI  
5. 由理想系统到实际系统 >]C<j4
 
vnF g%M!  
JN)"2}SE  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ew/KZE  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 YBeZN98Nt  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Hq79/wKj  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 WY3_7k8u  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 0A@-9w=u  
a\Tr!Be,  
V9gVn?O0  
wo$|~ Hr  
9PWm@ Nlf  
应用示例详细内容 JJ)y2
 
bQ i<0|S  
仿真&结果 a?l_-Fi  
]+FX$+H/A0  
1. VirtualLab中SLM的仿真 &~42T}GTWG  
e|35|I '  
 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)。 }q/(D?  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0>8ZN!@K  
 为优化计算加入一个旋转平面 yr (g~MQ  
}i
sCvb  
 %L{  
tc!!W9{69  
2. 参数：双凸球面透镜 Am]2@ESUP  
]gjr+GV  
eR(\s_`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 p`pg5R  
 由于对称形状，前后焦距一致。 4|I7:~  
 参数是对应波长532nm。 C8!8u?k  
 透镜材料N-BK7。 b"`ru~]  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 5+J64_  
0@JilGk1u  
jM{(8aUG  
rwasH,+  
G*8+h  
BYkVg2D(  
3. 结果：双凸球面透镜 Qd9-u)L<  
O-y6!u$6&  
^cfkP(Y3kx  
 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。 _K*\}un2  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 m+;B!46  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ^uKnP>*l
 
bEoB;]  
`%KpTh  
bS_y_9K  
HTR "m
Q  
4. 参数：优化球面透镜 ]J8KCjq@  
)Ix-5084  
d08`42Z69  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 )< &B&Hp  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ,eZ;8W{G  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 #rSasucr  
 透镜材料同样为N-BK7。
BnKP7e  
!:]s M-cCt  
<XkkYI(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !D.= 'V  
[q0_7  
] P:NnKgK  
8MYLXW6  
5. 结果：优化的球面透镜 ^&f{beU9  
$gj+v+%N  
<M5{.`o  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 c4!c_a2pS  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 mq|A8>g  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 &hSnB~hi  
{<''OwQF~+  
3D 4]yR5  
E|F!S(.:,M  
6. 参数：非球面透镜 j]@x Q,y  
a2(D!_dZR  
D:ql^{~  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 glOqft&>`  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 35]j;8N:  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 IS5.i95m  
(`q6G d  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m11"i=S"  
xdFP$Y~ogy  
{UV<=R,E  
PMz{8 F  
8|S1|t,  
7. 结果：非球面透镜 $ g1wK}B3  
=,/A\F  
qb>|n1F_  
 生成期望的高帽光束形状。 6ywnyh  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 h=iA
;B^>  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 +7U A%q  
0~@L%~  
|2t7G9[n  
z1{E:~f  
k@cZ"jYA  
8. 总结 IDiUn!6Q  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 U 3wsWSO  
X1 0"G~0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 HiS,q0  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8a":[Q[  
t9$AvE#a!=  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 _Gs  
#LrCx"_&  
扩展阅读 BW;=i.  
pZ@W6}  
扩展阅读 l?yZtZ8  
 开始视频 L_.xr ?  
-     光路图介绍 YN5OuKMUd'  
 该应用示例相关文件： @y;tk$e  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Y|x6g(b  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 9Ww=hfb5UW  
"x=@,*Bk  
3 4A&LBwC  
QQ：2987619807 mNBpb}