[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) XpdjWLO]C<  
应用示例简述 nDXy$f8  
1. 系统细节 kj`h{
Wc[)  
 光源 wfM|3GS+.  
— 高斯激光束 Jy0(g T  
 组件 <'O|7. ^^  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 / 16 r_l  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 '^BTa6W}m  
 探测器 ?aU-Y_pMe  
— 视觉感知的仿真 \m+;^_;5GW  
— 高帽，转换效率，信噪比 4x" je  
 建模/设计 =Ct$!uun  
— 场追迹： _x<7^^VT  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 CMYkxU  
.;37 e  
2. 系统说明 +P=I4-?eX  
}nWW`:t kx  
?DC;Hk<  
cB7'>L  
3. 建模&设计结果 (E \lLlN  
'l._00yu  
不同真实傅里叶透镜的结果： (?z"_\^n/  
YF13&E2`\  
hJ(S]1B~G  
&DWSu`z  
4. 总结 z_87;y;=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0y=lf+xA*  
z?(QM:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 um$L;-2:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fUB+9G(Bx  
9S{0vc/2@  
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。 b+THn'2  
0vcFX)]yW  
应用示例详细内容 zG~nRt{4  
A@n//AZM  
系统参数 sT>l ?L  
vtXZ`[D,l)  
1. 该应用实例的内容 ljjnqQ%  
J\\o#-H  
.Yxf0y?uv  
;V4f6[<]'z  
tnC,1HV0[  
2. 仿真任务 oqy}?<SQ  
"@@Z{  
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。 e",0Er FT  
=kn-F T  
3. 参数：准直输入光源 7 JVonruaR  
hi9@U]H#  
p}h9>R  
O-]^_LV`  
4. 参数：SLM透射函数 %s[ n2w  
m/NXifi8l  
TRQH{O\O  
5. 由理想系统到实际系统 x%,!px3s  
1'9YY")#  
*x&y24  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Nrk/_0^  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 aTPmW]w6  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 R5MY\^H/A  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Z;J{&OJ3qM  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 1fU~&?&-u  
0vcM+}rw  
nh%Q";  
U,GY']J  
bd3q207>  
应用示例详细内容 r#/Bz5Jb*  
;.b^A  
仿真&结果 xi"Ug41)  
+U,>D+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 CFiO+p&  
ah0  
 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)。 ^0T[V-PgiD  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 qn~:B7f  
 为优化计算加入一个旋转平面  7VAet  
F(;C \[Ep  
&p:GB_  
>O}J*4A>+#  
2. 参数：双凸球面透镜 &Ch~$Wb^  
~QE-$;  
Z1M{5E  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 }A'Ro/n  
 由于对称形状，前后焦距一致。 D``>1IA]  
 参数是对应波长532nm。 o:Q.XWa@MG  
 透镜材料N-BK7。 >X-*Hu'U#  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 -XARew  
wT-@v,$  
=hB0p^a
 

n ^_B0Rkv  
dX5|A_Ex  

${)s ~[  
3. 结果：双凸球面透镜 IRl(H_.  
$(eqZ<y  
bdkxCt  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 {aq}Q|?/  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 MuQ'L=iJ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 '7TT4~F  
bcC+af0L  
V-TWC@Y"  
lT~A~O  
~Y'j8W  
4. 参数：优化球面透镜 rLOdQN  
R3Ka^l8R|  
F5FzT^  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 R SqO$~  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ;#Pc^Yzc1  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 mY !LGN  
 透镜材料同样为N-BK7。 O\KSPy7YQ  
*;yn_z
g  
hz~jyH.h_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 LX_{39?<{  
Wg ?P"  
N
_),'2  
<{UjO  
5. 结果：优化的球面透镜 cJ!C=J  
"/}cV5=Z  
eGh7,wngH  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 auT
'ATW7i  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 WYNO6Xb#:  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 z^=e3~-J  
Du."O]syD  
KL\]1YX  
ccu13Kr>E  
6. 参数：非球面透镜 J,=: ]t  
N"wp2w  
2>!?EIE7  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9 ?~Y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =j{r95)|u  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 .a *^6TC.  
lTn~VsoRZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #\)tz z  
{#'M3z=  
Zc9j_.?*  
]~A<Q{  
p3YF  
7. 结果：非球面透镜 r(::3TF%#q  
Lc:DJA  
`Ufv,_n  
 生成期望的高帽光束形状。 C5^eD^[c  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }th^l*g  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 r06M.r  
}lzN)e  
p&#*  
6Y[|xu:N8Y  
AZTn!hrU  
8. 总结 :&oUI&(o  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 'o*:~n  
{k}EWV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 MlM2
(/ok  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Ft)Z'&L   
J|BZ{T}d  
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。 X&qa3C})  
X)TUKt  
扩展阅读 MN22#G4j^w  
S=wJ{?gzAK  
扩展阅读 Mn=5yU  
 开始视频 &PAgab2$  
-     光路图介绍 ^QKL}xiV:  
 该应用示例相关文件： _2,eS[wP  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 9C{\=?e;  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Fc"&lk4e  
v8`)h<:W?  
"n3i(sZ  
QQ：2987619807 ;I+"MY7D