[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) w~@.&  
应用示例简述 mz;S*ONlV  
1. 系统细节 %Uybp  
 光源 )[Bwr bn  
— 高斯激光束 [RG&1~  
 组件 /-JBzU$  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 XbdoTriE  
— 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|u|
b  
 探测器
&hWLG<IE  
— 视觉感知的仿真 JCZ"#8M3  
— 高帽，转换效率，信噪比 cGiS[-g  
 建模/设计 [vb>5EhL!  
— 场追迹： 68?oV)fE  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 PI
~LbDE  
0o2o]{rM{2  
2. 系统说明 =SPuOy8  
HubSmbS1  
zq-"jpZG  
R[ p. )F7  
3. 建模&设计结果 t]LCe\#  
x"h0Fe?J  
不同真实傅里叶透镜的结果： ),%/T,!@  
!U.Xb6  
2T/C!^iJ)  
bG=CIa&@  
4. 总结 V0+D{|thh6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 hWpn~q  
WLGx=  ;  
 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_$1<c  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6+"P$Ed#i  
ZK<kn8JJ  
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。 !PUbaF-.6  
?T-6|vZA  
应用示例详细内容 6dQa|ACX_  
.E:[\H"  
系统参数 2/S~l;x  
uV.3g 1m  
1. 该应用实例的内容 $,"{g<*k;  

yo*c& >  
9frP`4<)  
-dbD&8  
HpXMPHd  
2. 仿真任务 ?z0f5<dL  
) ?rJKr[`  
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。 yZ3/Ia>,  
3nv7Uz  
3. 参数：准直输入光源 f'aQ T  
b2c% 0C  
9i@AOU  
5zG6V2  
4. 参数：SLM透射函数 tdg.vYMDPC  
s>z$_  
Jhu<^pjs  
5. 由理想系统到实际系统 YAnt}]u!"  
k7P~*ll$  
6W$ #`N>  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 :0>wm@qCQ  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 )3v0ex@Jl  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 @ fm\ H  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 pv039~Sud  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _ b}\h,Ky  
Gxfw!aF~  
)k0e}  
I!lzOg4~  
?^P#P0  
应用示例详细内容 K0 .f4o  
B'6^E#9  
仿真&结果 awuUaE  
J'^s5hxn+0  
1. VirtualLab中SLM的仿真 dj4 g  
Y9~;6fg  
 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)。 >|SB]'C|  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ERQa,h/  
 为优化计算加入一个旋转平面 d$)'?Sf]h  
!3Fj`Oh  
d}tn/Eu?B  
ZV}BDwOFI
 
2. 参数：双凸球面透镜 9oS\{[x.  
ie^:PcU  
%Bmi3 =Rr  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 AC3K*)`E  
 由于对称形状，前后焦距一致。 AoyU1MR(  
 参数是对应波长532nm。 >bxT_qEm  
 透镜材料N-BK7。 w_G/[R3  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 xtf]U:c  
b,5H|$nLu  
0TU~Q  
{y<[1Pms  
f2[z)j7  
a{Y:hrd:Z  
3. 结果：双凸球面透镜 
%*OKhrM  
4
?M=?K0  
Mo &I
a6^  
 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。 ,HS\(Z  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 F0:Fv;  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 kM]:~
b2  
|tz1'YOB  
|Z6rP-  
N^q*lV#kob  
7M}T^LC  
4. 参数：优化球面透镜 ^te9f%>$l  
xXH%7%W'f  
qfE/,L(B  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 &9PzBc  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 wM(!9Ws3  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 -Qo`UL.}  
 透镜材料同样为N-BK7。 lE08UEk1i  
J/w?F
a<  
#!h
:w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;3Fgy8T  
<;#d*&]  
R|{AIa{}  
>!A&@1[M  
5. 结果：优化的球面透镜 EiI3$y3;  
s['F?GWg  
En+4@BC  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 *kgbcUf8  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9C[3w[G~C  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Cst\_j  
-,q&Zm  
hnL"f[p@gC  
{#uX   
6. 参数：非球面透镜 f'Wc_L)  
0KnlomuH2  
?A(=%c|,g  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 T{]Tb=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Y%p"RB[  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 RoM'+1nP:#  
5'\/gvxIC  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Gw!jYnU  
?YXl.yj  
~t<BZu  
Y1{6lhxgE  
s ZkQJ->  
7. 结果：非球面透镜 )Be}Ev#)Zx  
HCb7`(
@  
=/.[&DG  
 生成期望的高帽光束形状。 [sFD-2y  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [HtU-8:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 *ky5SM(NR  
_zJY1cr  
]5x N^7_!j  
5LhFD  
vBj{bnl  
8. 总结 }pPxN@X  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =4 &9!Z  
Niou=PI@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `iv,aQ '  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +q) ^pCC  
Da_g3z  
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。 M<"&$qZ$R  
qB3 SQ:y  
扩展阅读 ?&)<h_R4p  
0u QqPF t  
扩展阅读 L2P~moVIi  
 开始视频 i4'?/UPc  
-     光路图介绍 \4~uop,Nb+  
 该应用示例相关文件： `P)a
tQ  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 m]=|%a6  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 l *yml  
MCe=RR  
?*tpW75hR[  
QQ：2987619807 TTmNPp4q