[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) ?ehUGvV2  
应用示例简述 vl5r~F  
1. 系统细节 5xc-MkIRL  
 光源 )z7+%nTO  
— 高斯激光束 k&o1z'<C  
 组件 9]|G-cyt  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 2w:cdAv$  
— 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 t8B==%  
 探测器  gX]'RBTb  
— 视觉感知的仿真 74a>}+"
 
— 高帽，转换效率，信噪比 5dhT?/qvc  
 建模/设计 T]?QCf  
— 场追迹： 0GnbE2&  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 k^\>=JTq=  
&uxwz@RC0  
2. 系统说明 Ok_)C+o  
P26YJMJ'  
Zc*gRC  
{pEbi)CF,}  
3. 建模&设计结果 oB
zjEv  
E#,n.U>#)  
不同真实傅里叶透镜的结果： zbP#y~[  
!\_li+  
+7bV  
S)*!jI  
4. 总结 g}
'(V>(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1ogh8%  
!e:HE/&>i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 t5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
<utD&D8w  
@W*Zrc1NF  
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。 .p(~/MnO  
%/=#8v4*  
应用示例详细内容 BW%"]J  
[&p
^h  
系统参数 L51uC ,QF  
UZqk2D  
1. 该应用实例的内容 @|J+f5O  
ue#Yh  
a |+q:g0M  
r2 o-/$  
GHo=)NTjy  
2. 仿真任务 `)s>},8W!  
=H2.1 :'  
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。 XxEKv=_bc  
\i$WXW]|  
3. 参数：准直输入光源 3re|=_ Hy  
5\$8"/H  
C/x<_VJzN/  
hh>mX6A  
4. 参数：SLM透射函数 kKRZ79"7s  
-g]g  
M/mUY  
5. 由理想系统到实际系统 0`dMT>&I  
B?)=d,E  
fdRw:K8  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 F,-S&d  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ghd*EXrF H  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 &r Lg/UEV-  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *eo<5YUHt  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 jPf*qe>U  
-w:F8k ~  
s8]9OG3g  
< l%3P6|  
aD:vNX  
应用示例详细内容 -] .Y";  
\#; -C<[b  
仿真&结果 "' hc)58y  
$}G03G@  
1. VirtualLab中SLM的仿真 .<C}/Cl  
aGY
F\7  
 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)。 Q@-7{3  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2So7fZa^wg  
 为优化计算加入一个旋转平面 5B'};AQ  
6T
5nr  
s]
=s|  
&k+'TcWm  
2. 参数：双凸球面透镜 $6XCHVx  
jWd 7>1R?  
t%n3~i4X:  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {IW pI *  
 由于对称形状，前后焦距一致。 )MKzAAt~  
 参数是对应波长532nm。 /f7Fv*z/  
 透镜材料N-BK7。 /v1Rn*VF!  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 
1cyX9X  
r>h
km53  
#Pz},!7  
,afh]#  
3P!Jw7e  
@i9T),@  
3. 结果：双凸球面透镜 Jk)^6  
1YA_`_@w  
8S>T1st  
 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。
4 }l,F  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 /2&jId  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 1|VnPQqA  
`V@{#+X  
*FkG32k  
F(8>"(C  
3+;}2x0-F  
4. 参数：优化球面透镜 :o}Ju}t  
!Q`GA<ikv  
h,q%MZ==^s  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。  ?6!7fs,  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @'DfNka  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 i51
~/ R  
 透镜材料同样为N-BK7。 63d' fgVp  
&Z_W*D  
9&=~_,wJd  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 b:Lp`8Du  

[e )j,Q1  
bmEo5f~C!  
e`#c[lbAAM  
5. 结果：优化的球面透镜 j5ZeYcQ-  
U3 e3  
;f7(d\=y  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ?Ovl(4VG  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 &j,rq?eh$  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 *]fBd<(8  
Bl-nS{9"  
adh=Kp e!w  
d_&R>GmR$  
6. 参数：非球面透镜 A e&t#,)  
E8WOXoP(  
yVm~5Y&Z  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 rS>JzbWa  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 \
cdNyVY  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 )eNR4nF  
y88FT#hR|5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^o]ZDc  
T^8t<S@`  
{T Z7>k  
T=}(S4n#BX  
zR/d:P
?  
7. 结果：非球面透镜 <jT6|2'  
}\`MXh's
 
^ad p<?q4  
 生成期望的高帽光束形状。 2H_|Attoi  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 uh3%}2'P  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 W6D|Rr.q  
_*1/4^  
Uu{I4ls6B  
R:98'`X=  
T9\wkb.  
8. 总结 IpmblC4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 V<AT"vU[  
ua*k{0[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 JS r&
 S[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A^_BK(EY  
kJqgY|  
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。 ^SB?NRk  
Fd-PjW/E8  
扩展阅读 _rXTHo7P  
Mxn>WCPo  
扩展阅读 ;wIpche  
 开始视频 jpZ, $  
-     光路图介绍 kt.z,<w5O  
 该应用示例相关文件： ps"DL4*  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计

./LD  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 |ul25/B B  
pw*<tXH!  
TU{^/-l  
QQ：2987619807 Od70w*,