[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) [bKc5qp  
应用示例简述 l#C<bDw  
1. 系统细节 eN5F@isy  
 光源 6K7lQ!#}Q  
— 高斯激光束 sa<\nH$_X  
 组件 4sSw7`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 %I`'it2d  
— 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 zQO 1%g  
 探测器 Ar~<l2,{r  
— 视觉感知的仿真 a5m[ N'kah  
— 高帽，转换效率，信噪比 QsPg4y3?D  
 建模/设计 x(Uv>k~i}  
— 场追迹： HZ!<dy3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 qYVeFSS  
^GYVRD  
2. 系统说明 4`o0?_.'  
ze9n}oN  
pk'd&.  
lxZ9y  
3. 建模&设计结果 V/DMkO#a  
2h<_?GM\s  
不同真实傅里叶透镜的结果： *!%n`BR '  
,hJx3g5#n  
(gE<`b  
7Q'u>o  
4. 总结 3&E@#I^],  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /g%RIzgW  
vMX\q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !s$1C=z5u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 R)N^j'R~=  
im+g|9@%  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 gkTwGI+w  
;H8`^;  
应用示例详细内容 -/B*\X
[  
\Js*>xA  
系统参数 t{s>B]i^_w  
xh<{
lZ)KJ  
1. 该应用实例的内容 ~#so4<A`3  
OhaoLmA}6  
-f:PgBj  
WC_U'nTu4  
;#Qv )kS*  
2. 仿真任务 !jEV75  
">8oF.A^  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 }h/7M  
O
1X)  
3. 参数：准直输入光源 gyy}-^`F  
%< ;u JP K  
bs% RWwn  
A? jaS9 &)  
4. 参数：SLM透射函数
xi<}n#  
6W]C`  
afaQb  
5. 由理想系统到实际系统 {#@[ttw$U  
dci,[TEGu  
K'Wv$[~Dc  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 S+eu3nMq  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 41.xi9V2  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 (?7}\B\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 JAMV@  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 n^55G>"0|  
c":2<:D&  
Kn?h  
i-WP#\s  
C[
KMaB  
应用示例详细内容 .DnG}884
 
 fOsvOC  
仿真&结果 \ ux{J  
tK+JmbB\  
1. VirtualLab中SLM的仿真 #{k+^7aQ  
FL$S_JAw  
 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)。 8/P!i2o  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 #IqRu:csp  
 为优化计算加入一个旋转平面 zrE{CdG%y  
|XQ\c.A  
m^RO*n.  
?%Q=l;W.  
2. 参数：双凸球面透镜 QR-pji y  
sQrM"i0Y>  
\SgBI/L^  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &(o&Y  
 由于对称形状，前后焦距一致。 UH(w, R`  
 参数是对应波长532nm。 RA+M.  
 透镜材料N-BK7。 6RSit  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 0E3;f;'X  
8{&.[SC7  
hVZS6gU,x  
Crla~h?=
 
i}
|jHlv  
pma=
*  
3. 结果：双凸球面透镜 PCH$)F4^  
+n &8" )  
0}:Wh&g  
 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。 ET*:iioP  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 7~N4~KAUS  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 {8;}y[R  
t="nmjQs  
c4Q%MRR  
1
p-<F
3;  
 Lo)T  
4. 参数：优化球面透镜 :yw(Co]f  
0d0ga^O  
&g8Xjx&zj  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 #>z!ns  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 TOvsW<cM
 
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 !,J]5$M  
 透镜材料同样为N-BK7。 8|!"CQJ|H  
%_39Wa  
:[C|3KKe"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m.5@qmQ  
T#H-GOY:  

SapVS*yx@  
Y$ KR\ m  
5. 结果：优化的球面透镜 +
}mj;3i  
cI@'Pr4:FJ  
ATV|M[B  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -<u_fv  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 3@0!]z^W  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 |*8X80<  
=""5 c  
O^3XhTW^\~  
Q} -YD.bx3  
6. 参数：非球面透镜 j0=H6Y  
.F\[AD 5  
#!(2@N8  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 xaq/L:I<  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 UnZc9 6  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 dL1{i,M  
$/E{3aT@F2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 zP$"6~.  
{3Dm/u%=9|  
Q[T)jo,j%  
ki?V eFp  
uy|]@|J  
7. 结果：非球面透镜 BG1hk!  
7VLn$q]:  
)~w bu2;  
 生成期望的高帽光束形状。 h6:|RGF  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [XP\WG>s  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 {JfL7%  
k/Q8:qA  
_( QW2m?K  
Kj-zEl  
1CUI6@Cz)  
8. 总结 &~=d;llkT  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5E${  
K8v@)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 y XCZs  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w:~
vfdJ  
WjvgDNk  
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。 $o ;48uV^  
Q 9<i2H  
扩展阅读 <.lt?!.ZH  
@A-E  
扩展阅读 B2)5Z]  
 开始视频 rFW,x_*_vP  
-     光路图介绍 WvcPOt8Bp>  
 该应用示例相关文件： - G=doP0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 tR?)C=4,  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Ai`0Ud,M@  
)s ?Hkn  
a0`(*#P  
QQ：2987619807 xr^fP~V|)0