[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) \2eYw.I=  
应用示例简述 GXJ3E"_.  
1. 系统细节 G/<{:R"  
 光源 4_r8ynq{z  
— 高斯激光束 |W:kzTT-T  
 组件 hn!$?Vo.  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;CAB.aB~  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 mpr["C"l  
 探测器 =Ee
f  
— 视觉感知的仿真 du'$JtZo  
— 高帽，转换效率，信噪比 @J" }~Y  
 建模/设计 / HaS.  
— 场追迹： ;F~GKn;}  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 xW"J@OiKL  
9h*$P:S;1v  
2. 系统说明 QfwGf,0p  
3
]}W  
K<+AJ(C  
 pLyX9C  
3. 建模&设计结果 TU[f"!z^  
_DJ0MR~3  
不同真实傅里叶透镜的结果： \?qXscq  
X4%
*&L
 
G ROl9xp2  
rM>&!?y+  
4. 总结 `I m;@_J  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 JmN;v|wF:c  
XTZWbhNF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !lu$WJ{M  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A9tQb:  
+[~\\X  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 vO4 &ZQ>6  
cMK6  
应用示例详细内容 B8a!"AQ~5  
EidIi"sr  
系统参数 G9VzVx#T#  
o_\b{<^I  
1. 该应用实例的内容 Y`(I};MO  
A]=?fyPh{'  
@ZX{q~g!  
GSpS8wWD }  
?hDEFW9&^x  
2. 仿真任务 sV[|op  
'u696ED4  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 !uHI5k,f  
uVisU%p  
3. 参数：准直输入光源 \nxt\KD  
lbv, jS  
]7xAL7x  
^OA}#k NTW  
4. 参数：SLM透射函数 MX9q )(:  
J`"1
DlH  
.!9]I'9M  
5. 由理想系统到实际系统 AKAAb~{  
u)Y#&qA  
8E0Rg/DnT  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 W/?D}#e<4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?58pkg J  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 _0vXujz  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 E176O[(V=  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Wm3H6o*  
d[SC1J  
GXHk{G@TS  
1/#N{rZ  
q5OW1%  
应用示例详细内容 EkTen:{G  
T>?sPq  
仿真&结果 W}.4$f>  
T-5T`awf  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Y%&6qt G  
;'<K}h
 
 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)。 5<#H=A~(  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0kCUz  
 为优化计算加入一个旋转平面 Y[x ^59  
]j{S' cz  
<!w-op2@ir  
%@BQv4oJ  
2. 参数：双凸球面透镜 ec]ksw6T+  
 |u$AzI  
2%@j<yS  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 G:@gO2(D  
 由于对称形状，前后焦距一致。 -<s?`Rnk  
 参数是对应波长532nm。 +Oyt  
 透镜材料N-BK7。 WVo%'DtF`  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 '2.F-~  
:+R||qi  
a7d782~  
.upcUS8  
{) .=G  
2{#quXN9  
3. 结果：双凸球面透镜 ucA6s:!={  
e=F' O] 5  
"0/OpT7h7  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 h.7 1O"N  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 o#+!H!C.O  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 m' aakq  
@D60  
}
e@j(*8  
[J*)r8ys  
H$[--_dI{  
4. 参数：优化球面透镜 D(r|sw  
tHu8|JrH+  
IXg${I}_Q  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 #2WBYScW0  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 bMv9f J  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 mS);bs  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;N/c5+  
MWB uMF  
VvltVYOZA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Hu'c)|~f  
>T(f  
m|-O/6~  
l"cO@.T3  
5. 结果：优化的球面透镜 AX1\L|tJS  
F-=er e  
,3Wa~\/Q  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 g^]Q*EBa  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 RL&*.r&  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 O=-|b kO  
Y&j6;2-Z  
iYnw?4Y  
"`3H0il;<  
6. 参数：非球面透镜 Z4(2&t^  
{$s:N&5  
ZRX>SyM
 
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 A2+t`[w  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 '17=1\Ss6;  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 B@s\>QMm  
+0=RC^   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >"Hj=?  
)*_YeT&w.  
2R5]UR S  
9:kb0oBa?l  
l'o}4am  
7. 结果：非球面透镜 AOfQqGf
 
Us%VBq  
|C(72t?K  
 生成期望的高帽光束形状。 $>BP}V33  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =_wgKXBFa  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 9YvMJ  
b;}MA7=  
r@!~l1$s`  
>^jm7}+hb  
"Srp/g]a  
8. 总结 MDB}G '  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 LEhi/>T  
huQ1A0(no  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 OE[/sv  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  c\x?k<=  
U}5uy9A  
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。 KS|$_-7u  
gWlmQl  
扩展阅读 mj,r@@k:=+  

_{ba  
扩展阅读 C )PN  
 开始视频 X;0EgIqh3  
-     光路图介绍 fDRQ(}  
 该应用示例相关文件： P_?1Rwm-45  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Z@h]dU5%a  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 4s"HO/  
J]~3{Mi  
ooD/QZUE  
QQ：2987619807 RM`8P5i]sF