[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) seNJ6p=`  
应用示例简述 L4Nn:9b  
1. 系统细节 `<cnb!]  
 光源 JI)@h 4b  
— 高斯激光束 W{)RJ1  
 组件 &1Zq
C;  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 XWuHH;~*L  
— 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 T(@J]Y-  
 探测器 sWG_MEbu  
— 视觉感知的仿真 -gq,^j5,  
— 高帽，转换效率，信噪比 %I`%N2ss  
 建模/设计 o.o$dg(r!  
— 场追迹： F"G]afI9+  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 NQ9/,M  
xJNV^u
 
2. 系统说明 zyHHz\{  
3RbPc8($Y  
mFGiysM  
KscugX*x  
3. 建模&设计结果 J*%XtRio  
p?6`mH  
不同真实傅里叶透镜的结果： VGe OoS  
MkNPC  
6Fe$'TP  
Dr_ (u<[  
4. 总结 N4L#$\M  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ru>c\X^|  
-wdd'G  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 NUQ?QQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 'zUWO_(  
:(?F(Q^  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 (q 0wV3Qv  
o`{@':%D`  
应用示例详细内容 ab!Cu8~v  
Y3n6y+Uzk  
系统参数 )%(V.?eW  
flXDGoW  
1. 该应用实例的内容 # fe%E.  
_U<r@  
810pJ  
wk@S+Q  
phc9esz  
2. 仿真任务 K|ZB!oq  
<rbzsn"a  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 /=i+7^  
{gkY:$xnrG  
3. 参数：准直输入光源 -~rZ| W~v  
`0z8J*T]  
rGt/ /6  
D=^|6}  
4. 参数：SLM透射函数 oNFvRb2Rd  
4UISuYg'  
9e _8Z@|  
5. 由理想系统到实际系统 I #bta  
u]$e@Vw.  
"0sk(kT  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Yp@i{$IUW  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 I%b}qC"5M  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 b
9L"?{  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 I$R
a*r  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 cxB{EH,2Um  
n]<>$  
H3Zsm)+:  
6}"t;4@$x  
)r`F}_CEL  
应用示例详细内容 (DTXc2)c  
wticA#mb  
仿真&结果 )d =8)9B  
3o.9}`/  
1. VirtualLab中SLM的仿真 o'*7I|7a  
TJ`Jqnh  
 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)。 #k/N
S  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 4.&hV?Kxz  
 为优化计算加入一个旋转平面 k%TjRf{p  
{IG5qi?/E)  
e:T8={LU2W  
YkJnZ_k/P  
2. 参数：双凸球面透镜 6 66f
;h  
,5Nf9z!hk(  
Y| 2Gj(*8  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 # M18&ld,r  
 由于对称形状，前后焦距一致。 tEl_a~s*3?  
 参数是对应波长532nm。 fZNWJo# `.  
 透镜材料N-BK7。 <"HbX  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 tjWf`#tH>H  
Sft+Gb6  
;Svs|]d  
%7[Z/U=  
s+7#Tdh
A  
!W48sZr1&  
3. 结果：双凸球面透镜 -+,3aK<[  
=H)"t:xE  
V^D!\)#  
 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。 n*nsFvt%o  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 96]!*}  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 t(Sjo8, b  
)2dTgvy  
>og- jz  
E5`KUMZkq  
*)0-N!N#)  
4. 参数：优化球面透镜 qrt2BT)  
[ m#|[%  
|4?O4QN
 
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Fo$'*(i  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 IWs)n1D*]  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 p)y'a+|7  
 透镜材料同样为N-BK7。 E(/M?>t-  
@p$$BUb  
Kq4b`cn{_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 l/:23\  
M~"93Q`f^  
si,W.9rU  
! 1wf/C;=  
5. 结果：优化的球面透镜 (n
{,R  
r?:xD(}Q  
Unc_e  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _=ziw|zI  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 [_w;=l0 ;  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 /+g)J0
u  
KX
vBJA$  
>xK!J?!K  
au~}s |#  
6. 参数：非球面透镜 XPd@>2  
p*OpO&oodu  
gkRbb   
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 "79"SSfOc  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 MQ7Hn
;`B  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 de$0DfK  
WIkr0k  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =lG/A[66  
z(JDLd  
*Iir/6myM  
6E0{(*  
dp~] Wx  
7. 结果：非球面透镜 [)L)R`  
BMxe)izT;  
p"ElO,\  
 生成期望的高帽光束形状。 ,p7W4;?4  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 2Pz)vnV"  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 2uy<wJE>  
+204.Yj?D  
A$;"9F@  
#[ZNiaWT  
@?YO_</  
8. 总结 8P[aX3T7G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @b5zHXF83E  
j]5mzz~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 lOJ3_8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 E whCX'Vaj  
+:jx{*}jo  
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。 9zs!rlzQ  
8 O% ?t  
扩展阅读 X^c2  
1SO!a R#g  
扩展阅读 JK_(!  
 开始视频 }VI}O{  
-     光路图介绍 O[RivHCY  
 该应用示例相关文件： O\&[|sGY{  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 b<1+q{0r  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 s%xhT  
"B"Yfg[  
8\])p sb9  
QQ：2987619807 T**v!Ls