[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) DA)+)PhY7K  
应用示例简述 `YTagUq7  
1. 系统细节 "dfq
  
 光源 \F]X!#&+  
— 高斯激光束 pKDP1S#<  
 组件 m+p}Qi8i)  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 s(56aE  
— 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 j.Ro(0%  
 探测器 =;DmD?nZ  
— 视觉感知的仿真 }X{#=*$GQ  
— 高帽，转换效率，信噪比 ,bT|:T@ny  
 建模/设计 L3:dANG  
— 场追迹： 7'wt/9  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 2N_8ahc  
n:JWu0,h  
2. 系统说明 [+0rlmB  
N9LBji;nH  
TWF6YAQm  
~l$u~:4Ob  
3. 建模&设计结果 bJc<FL<E  
K_/8MLJQ  
不同真实傅里叶透镜的结果： >|%dN jf@Q  
q{v:T}Q|A  
Y<('G5A  
"Y(stRa  
4. 总结 pvL)BD  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 f49pIcAq  
:3`6P:^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0$)CWah  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2E~WcB  
D<}z7W-
 
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。
&YQ
 
:;[pl|}tM  
应用示例详细内容 Ay7I_"%  
,ra!O=d~0  
系统参数 <<#-IsT  
4W7  
1. 该应用实例的内容 H/8H`9S$  
KT1/PWa  
; MU8@?yN  
*`~ woF  
V1Yab#  
2. 仿真任务 z%xWP&3%"  
~WH4D+  
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。 oRl~x^[%[-  
&R$6dG4  
3. 参数：准直输入光源 +<5q8{]Pk  
yuyI)ebC  
rQ~7BlE  
D$C>ZF  
4. 参数：SLM透射函数 3vx5dUgl,  
\Eq,4-q  
[ kI|Thx  
5. 由理想系统到实际系统 RT
N?[`  
p=F!)TnJN  
4DhG
p  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 E`#m0Q(8  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 I'&#pOB  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 NfG<!  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ?f@g1jJP  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 32yGIR
V  
?y1
']GAo  
p,_,o3@~  
0p6  
u6hDjN  
应用示例详细内容 Lhg4fuos@)  
}yQ&[Mt  
仿真&结果 R*Jnl\?>@  
j\W"P_dpd  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?:@13wm  
Ze `=n  
 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)。 sVdn>$KXk  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ;U7o)A;  
 为优化计算加入一个旋转平面 GyU9,>|~T  
&72 ( <  
f uzz3#  
-Jqm0)2  
2. 参数：双凸球面透镜 Q-A:0F&{t  
yVF1*#"  
yV{&x
 
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %6A."sePO  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Po(Y',xI[  
 参数是对应波长532nm。 nV/8u_  
 透镜材料N-BK7。 E?\&OeAkO  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ;E,^bt<U  
;<=Z\NX  
I,[njl
O:  
'gBns  
hw2'.}B"(  
-PfBL8  
3. 结果：双凸球面透镜 L7kNQ/  
8 $5 y]%!  
x9ll0Ht  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 fU/&e^, 's  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 U}#3LFr.?  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 VT>TmfN(I  
;Dh\2! sr  
4OX2GH=W  
1omjP`]|,  
m1pge4*  
4. 参数：优化球面透镜 [{!K'V  
EY$Dtb+g8  
[z:.52@!  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 >(EC.ke  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =g.R?H8cj5  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 KU]co4]8^s  
 透镜材料同样为N-BK7。 !sknO53`H`  
,=_)tX^  

n>t&l8g%g  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 + 6noQYe  
(-}:'5|Yj  
K#"J8h;x  
1iA0+Ex(j  
5. 结果：优化的球面透镜 EF>vu+YK  
i2+r#Hw#5R  
\eF_Xk[  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 #}PQ !gZ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 A&?8 rc  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 5taR[ukM  
UWW^g@d4  
0sMNp  
bA_/6r)u  
6. 参数：非球面透镜 kC,=E9)O  
J#>)+  
O'Mo/ u1-  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %fT%,( w}t  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 jo-2D[Q{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !Y8+Z&^2  
T}}T`Ce  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Vjdu9Ez  
._E 6?  
|2Vhj<6  
3 as~yF0  
#ORZk6e  
7. 结果：非球面透镜 G?M<B~}  
ndmsXls  
8t;vZ&  
 生成期望的高帽光束形状。 elqm/u  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 JRw<v4pZ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 QGCg~TV;  
> `1K0?_  
=ea'G>;[H  
{xD\w^  
=.`:jZG  
8. 总结 k/Z]zZC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
}WA=  
[+F6C  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (+CNs  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |C"zK  
G$^u2wz.  
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。 /n2qW.qJ>  
&ggOm  
扩展阅读 *@VS^JB  
1gA^Qv~?  
扩展阅读 .GSK!
1{@  
 开始视频 3v91yM
x  
-     光路图介绍 +=`*`eP:U  
 该应用示例相关文件： Z=m5V(9  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 aD&4C-,1  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 WK.K-bd  
cq`!17"k  
h ^.jK2I  
QQ：2987619807 {/|tVc63