[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) t*d >eK`:N  
应用示例简述 +'/}[1q1/T  
1. 系统细节 *fi;ZUPW3  
 光源 EB5_;  
— 高斯激光束 !?o$-+a|  
 组件 kt{C7qpD  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 _/}Hqh  
— 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 rEyz|k:  
 探测器 6_<s=nTX  
— 视觉感知的仿真 1N9<d,  
— 高帽，转换效率，信噪比 ]1d,O^S  
 建模/设计 LkGf|yd_  
— 场追迹： Tz[?gF.Do  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 q^1aPz  
0[:9 Hb6  
2. 系统说明 q{cp|#m#G  
y168K[p  
x}&a{;  
<D!c ~*[  
3. 建模&设计结果 T5Sg2a1&  
a-5HIY5
 
不同真实傅里叶透镜的结果： .L7Yf+yFg  
bugFl>  
E8-fW\!F  
'DzBp  
4. 总结 ^'&iYV  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 zD2.Q%`IM  
0^9:KZ.!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |vfujzRZ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 jefNiEE[  
gf3U#L}P  
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(9;!4O>  
OyJsz]b} M  
应用示例详细内容 0aC2 Pym^  
M_h8#7{G  
系统参数 IAP/G5'Q  
b+IOh|  
1. 该应用实例的内容 -4e)N*VVu  
DhLr^Z!h3;  
p9AZ9xr  
>; &s['H  
K lli$40
 
2. 仿真任务 %9T~8L @.  
@%OPy|=,{  
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。 jj!N39f   
QSHJmk 6L  
3. 参数：准直输入光源 m!5HRjOO  
9DOkQnnc  
Ak5[PBbW  
>-5td=:Z  
4. 参数：SLM透射函数 jq57C}X}2  
-(\1r2 Y  
By?nd)  
5. 由理想系统到实际系统 #)^^_  
.4Qb5I2#  
.[T'yc:=  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 `]`=]*d  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 EI1W .V>@  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 5/B#)gm  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 +65oC x  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 JFkN=YR8  
& u$(NbK  
Hp btj  
ePp[m zg6  
J| SwQE~  
应用示例详细内容 X"h%tsuw  
k"">2#V  
仿真&结果 XC|*A$x,  
Dv<wge`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 =X%!YZk p  
X=v~^8M7%  
 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)。 i@P9EU  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 )]%e  
 为优化计算加入一个旋转平面 ?gLR<d_  
}@Xh xZu  
C,o:  
/~40rXH2C
 
2. 参数：双凸球面透镜 pw@`}cM=  
m6b$Xyq[  
r5o
@+"!  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `-VG ?J  
 由于对称形状，前后焦距一致。 i<%m Iq1L  
 参数是对应波长532nm。 L-#e?Y}$J
 
 透镜材料N-BK7。 oJ^C]E  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 r"R(}`
<,  
r0>q%eM8  
'KH lrmnr  
xEjx]w/&  
}N?g|  
qQ^d9EK'?~  
3. 结果：双凸球面透镜 yahAD.Xuo@  
lM>.@:  
PPEq6}  
 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。 Di:{er(p  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Zr=ib  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 {$;2HbM(  
'=VH6@vZ_'  
OY:u',T  
S+r^B?a<oM  
".gNeY6)x  
4. 参数：优化球面透镜 KYp[Gs  
nE_Cuc>K\  
Hb+
X}7c$  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 u t$c)_  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 e,(a6X  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ymYBm:"  
 透镜材料同样为N-BK7。 @Tm`d ?^  
cS4DN  
`?l3Ct*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?=<~^Lk  
CphFv!k'Z  
S_6g~PHsr  
!NTH.U:g  
5. 结果：优化的球面透镜 0LdJZP  
OZf6/10O/  
3A_G=WaED  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 K*1.'9/  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 [@//#}5v  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 *r;xw  
fN@{y+6  
u"`*DFjo*  
|d[5l^6  
6. 参数：非球面透镜 YScvyh?E  
P;73Hr[E#  
M ,`w A  
 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^@5!qX  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 A{N\)  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 V7EQ4Om:It  
y
I&9\fn  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \w%@?Qik  
,beS0U]  
"oR@JbdX  
{L].T#  
?^}_j vT  
7. 结果：非球面透镜 ?F_)-  
lNz]HiD  
FH8k'Hxg  
 生成期望的高帽光束形状。 O(c@PJem  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 z8"7u/4v{  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 1Ipfw  
[*Uu#
9  
BJk Z2=  
2
o4^  
p$Hi[upy  
8. 总结  .t=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \F{:5,Du)  
^AL2H'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]A^4}CK^<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $,ikv?"L  
'RbQj}@x  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。
((bTwx  
6~xBi(m`  
扩展阅读 s2REt$.q  
=n+ \\D  
扩展阅读 XK
S8K4"  
 开始视频 pDl3!m  
-     光路图介绍 v-Qmx-N  
 该应用示例相关文件： e2cP *J  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ,[e\cnq[  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ac8P\2{"  
iOCqE 5d3  
V 1/p_)A  
QQ：2987619807 -1u9t4+`