[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) L;E9"7
Jo  
应用示例简述 <iJ->$  
1. 系统细节 b\dBt#mB!  
 光源 D8BK/E-  
— 高斯激光束 XvZg!<*OH  
 组件 yhgHwES"  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 9IC"p<D  
— 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 Y -
o*d@  
 探测器 Aj SIM.  
— 视觉感知的仿真 @&mv4zz&W  
— 高帽，转换效率，信噪比 H@,jNIh~h  
 建模/设计 C&Ow*~  
— 场追迹： 6hAeLlU1  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 c i_XcG  
HQ ^> ~  
2. 系统说明 _"##p  
9V[|_  
p\b:uy6#  
{cq; SH
 
3. 建模&设计结果 i2)rDek3]T  
WTSY:kvcCY  
不同真实傅里叶透镜的结果： n]6xrsE  
}!lLA4XRr  
KX[_eOL  
j}#48{  
4. 总结 r >u0Y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6wIv7@Y  
P[% W[E<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #@3RYx  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \,ir]e,1  
dxUq5`#G,  
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。 Hx62x X  
bx!Sy0PUJ  
应用示例详细内容 :sk7`7v  
xHZx5GJp9  
系统参数 LN" bGe  
`-qSvjX  
1. 该应用实例的内容 Ga+\b>C  
CZxQz  
K>w}(td  

Ep.,2H  
e7>)Z  
2. 仿真任务  ORp6  
FavU"QU&|  
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。 mQ('X~l  
>"5^]o2?~l  
3. 参数：准直输入光源 xXp\U'Ad~~  
{KdC51"Nv  
Bl3G_Ep  
T5Sa9\`>  
4. 参数：SLM透射函数 B`T|M$Ug  
!M)!  
9kH~+  
5. 由理想系统到实际系统 v>~ottQ|  
X+?*Tw!\  
~;Ss)d  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 0$":W  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Haaungb"  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 N 2L/A
 
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 9'Pyo`hJ#U  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 {ylc2 1  
D$YAi%*H  
43A6B  
HJ !)D~M{  
JUF[Y^C  
应用示例详细内容 >Y1?`  
ryW1OV6?_0  
仿真&结果 /FkLZm  
agM.-MK  
1. VirtualLab中SLM的仿真 jtS+y)2  
|pqLwnOu  
 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)。 NQ'^z  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~SUA.YuF  
 为优化计算加入一个旋转平面 (X)$8y  
,B5
Ptf#  
k#c BBrY  
4CW/  
2. 参数：双凸球面透镜 h<Yn0(.  
\Y Cj/tG8  
*O)_D bj  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
>|o-&dk  
 由于对称形状，前后焦距一致。 lqF{Y<l  
 参数是对应波长532nm。 p<Ah50!B  
 透镜材料N-BK7。 MN$j{+!Q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 KQJn\#>  
`JG~%0Z?}  
PJAE
~|a  
[{}9"zB$x0  
,b-wo  
/raM\EyrlP  
3. 结果：双凸球面透镜 SR*%-JbA  
N>/*)Frt  
PUltn}M  
 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。 cEsBKaN
 
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 FT[oM<M\Xd  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 p0qQ(  
'uo`-Y  
8MX/GF;F  
_a+0LTo".  
;wL*  
4. 参数：优化球面透镜 AU^Wy|i5Q  
[l-zU}u&v  
Rb#Z'1D'G  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 )_GM&-  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ]1)@.b;QR  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ,\+tvrR4X  
 透镜材料同样为N-BK7。 cuq7eMG6z  
@tEVgyN  
R>/M>*C  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }ebw1G  
|GdA0y\v*}  
w?jmi~6  
g#9w5Q  
5. 结果：优化的球面透镜 2}$Vi$ R  
[O"i!AQ  
s.=)p"pTd  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 2mu~hJ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 yC+N18y?  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 9'8OGCN  
l2VO=RDiW  
+FY-r[_~  
:]y;t/  
6. 参数：非球面透镜 oxO}m7ULH  
nXi6Q+YI  
<Cg;l<$`b  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 a(x[+ El  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 5CU< ?  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 45kMIh~~X  
B susXW$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^3=8*Xr  
oYJ&BPuA'  
k\ I$ve"*  
pxI*vgfN7  
 %ef+
Z  
7. 结果：非球面透镜 F<V zVEx  
8^dGI9N  
Z]w_2- -  
 生成期望的高帽光束形状。 v|{*y  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =;Wkg4\5  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 zE<vFP-1v  
nJ*NI)  
+%U@  
?ZDx9*f  
(/k,q  
8. 总结 Q=^}B}G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5VG@Q%  
{F@;45)o  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 fi bR:8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >W-e0kkH  
rBr28_i   
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。 1"v;w!uh  
+s[(CI.b  
扩展阅读 5)T{iPU%X  
[]dRDe;#  
扩展阅读 ^+GN8LUs  
 开始视频 zEO 9TuBO  
-     光路图介绍 'kx{0J?  
 该应用示例相关文件： fcw\`.
  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 TS UN(_XGW  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 *Gu=O|Mm  
0 ?2#SM  
TzK?bbgr!  
QQ：2987619807 %'g/4I