[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) )2T1g~8  
应用示例简述 =~
Oi:+L  
1. 系统细节 ],vUW#6$N  
 光源 o, e y.  
— 高斯激光束 4/; X-  
 组件 DIO @Zo  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 e6n1/TtqM  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 Oo{+W5[  
 探测器 wWs<{ T  
— 视觉感知的仿真 1(6B|w5+  
— 高帽，转换效率，信噪比 ??tyz4$;  
 建模/设计 "4N%I  
— 场追迹： FtbqZN[  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 6||zwwk'.  
w5uOi}T\  
2. 系统说明 $P#Cf&R  
k{>rI2;  
-'&4No  
;!U`GN,tH  
3. 建模&设计结果 HPVW2Y0_N  
p] kpDx[9  
不同真实傅里叶透镜的结果： ~I<yN`5(a  
lN94 b3_W  
q H&7Q{  
weCRhA  
4. 总结 .-[uQtyWW  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ])paU8u  
Hm2}xnY  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "5Oi[w&F5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !Irmc*;QE  
Ep-{Ew{T_=  
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。 ;}),6R  
V&4)B &W  
应用示例详细内容 o_   
 `=b)fE  
系统参数 _urv We  
et]-;(M  
1. 该应用实例的内容 #iD5& klo\  
AkdONKO8{  
sOA!Sl  
v|acKux=t  
`[\*1GpAo  
2. 仿真任务 WHxq-&=  
 Qj(q)!Ku  
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。 a.)Gd]}g  
t{t*.{w  
3. 参数：准直输入光源 %v=z|d5-3  
`?VtB!p@x=  

v  P8.{$  
#mY*H^jI]~  
4. 参数：SLM透射函数 '9cShe  
w^N xR,  
]$/TsN  
5. 由理想系统到实际系统 7M#2Tze}  
[G:wPp.y  
K~**. NF-n  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ?,e7v.b
 
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 *IWO ,!  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 3Gi#WV4$  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 prE~GO7Z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 VD+TJ` r  
8v)pPJr  
K FV&Dt}<  
NYtp&[s2-  
@$'k1f(u>  
应用示例详细内容 [FLRrTcE  
"l~wzPY)  
仿真&结果 ,Zs:e.  
_YzItge*  
1. VirtualLab中SLM的仿真 !7ct=L  
# JHicx\8l  
 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)。 aRg/oA4}  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [eL?O;@BD  
 为优化计算加入一个旋转平面 v!(BS,  
y BF3Lms  
W6f?/{Oo8  
x,YC/J  
2. 参数：双凸球面透镜 &UH .e  
u '-4hU  
Arh0m. w  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 @!/
w'k8  
 由于对称形状，前后焦距一致。 +e_NpC  
 参数是对应波长532nm。 2Jo'!|]  
 透镜材料N-BK7。 $ ;cZq  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 VS0 &[bl  
6QVdnXoG/  
nQ>?{"  
M\zM-B  

4:<74B  
-g8G47piX:  
3. 结果：双凸球面透镜 O'y8[<  
xab1`~%K  
In)8AK(Hw  
 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。 En$-,8\%  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ,Cx @]]  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 m~"<k d  
EhDKh\OY5  
t_1(Ex  
?EF[OyE  
v-u53Fy  
4. 参数：优化球面透镜 |fX @o0H  
@]ydWd  
SQ7Ws u>T@  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 -[A4B)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 qP? V{N  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 q_PxmPE@3v  
 透镜材料同样为N-BK7。 \fG?j@Qx  
3>X]`Oj7y  
!}7FC>Cx  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *'D( j#&  
|uT|(:i84,  
QiBo]`)%  
^PDz"L<*  
5. 结果：优化的球面透镜 }gw \w?/  
V'TBt=!=]  
+\~.cP7[  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 T:$a x  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 l1*qDzb  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ]6)^+(zU  
4^h_n1A  
{&Kck>C'  
A/eZnsk  
6. 参数：非球面透镜 "%$jl0i_c  
HD^Ou5YB  
1#LXy%^tO  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 5~GHAi  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Q/'jwyj_  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ia#
Z$I6  
r(=
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 98 dl -?  
/'KCW_Q  
z|,YO6(L  
z8v]Kt&  
rqJ'm?>cr  
7. 结果：非球面透镜 <Uj~S  
=[]V$<G'w{  
-Zs.4@GH  
 生成期望的高帽光束形状。 UQZ<sp4v;  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 XL9smFq  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 h"h3SD~  
(bpO>4(S  
_}8hEv  
37C'knW  
Wp7lDx  
8. 总结 byA
LM  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nymF`0HYe1  
?#N: a  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 o< )"\f/,  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 OP:i;%@c  
p5RnFe
l  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 \<k5c-8Hb  
04;E^,V  
扩展阅读 NXwthc3  
']Q4SB"q  
扩展阅读 QH
 z3  
 开始视频 %H)^k${  
-     光路图介绍 T22 4L.?  
 该应用示例相关文件： 1Q[I$=-F  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ^qB a~  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ky2n%<0]  
9i9'Rd`g  
is?#wrV=K  
QQ：2987619807 v)+E!"R3.