[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) mYRR==iDL  
应用示例简述 Z{)|w=  
1. 系统细节 au~gJW-  
 光源 j
o:p*Q"F  
— 高斯激光束 w8Vzx8  
 组件 mM~Q!`Nf.  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 GDe$p;#"9g  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 @d9*<>@:  
 探测器 Ps,w(k{d  
— 视觉感知的仿真 fkG"72 95A  
— 高帽，转换效率，信噪比 .qP zd(<T7  
 建模/设计 > _) a7%  
— 场追迹： wC@U/?  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 KDzI
arC  
t)b>f~  
2. 系统说明 }z@hx@N/  
M/ \~  
8[XNFFUZs  
 F<1'M#bl  
3. 建模&设计结果 N#qoKY(#  
aMD?^  
不同真实傅里叶透镜的结果： RT9|E80  
\EqO;A%<  
D^4V"rq  
-O6o^Dk  
4. 总结 S+ x[1#r  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]vG)lY.=  
%|||M=akk  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #`EMK  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P|4a}SWU  
Cq'r 'cBZ  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 _z<q9:  
HKf3eC  
应用示例详细内容 aUQq<H'R  
{rr\hl-$  
系统参数 q\G@Nn^  
F U%b"gP^  
1. 该应用实例的内容 fe,CY5B{  
IrK )N  
!h;VdCCi#  
U$%w"k7^(  
QX/`s3N  
2. 仿真任务 U^S0H(>  
VzNH%  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 \^D`Hvg  
A#{*A  
3. 参数：准直输入光源 v?t+%|dzA  
-
.G0k*[d  
gqamGLK  
ekXHfA!i%  
4. 参数：SLM透射函数 9w|q':<  
O\z%6:'M  
SJmri]4K  
5. 由理想系统到实际系统 A1@a:P=  
4O'ho0w7  
TW$^]u~v  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 q S
ah_N  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^YV[1~O  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 _,QUH"
  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Ea1>]V  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 )eV]M~K:  
#k6T_
ki  
1U!CD-%(  
i+6/ g  
U/;Vge8{  
应用示例详细内容 mv_-|N~  
7(-<x@e  
仿真&结果 "@_f>3z  
]](hwj  
1. VirtualLab中SLM的仿真 J=Z"sU=  
3FfS+q*3S  
 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)。 O@VmV>m  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 W&nVVV8s@  
 为优化计算加入一个旋转平面 %$U+?lk}  
w67Pw  
">7 bnOJ  
~EymD *  
2. 参数：双凸球面透镜
G}g+2`
  
gvX7+F=}B  
4-AmzU  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 yWy9IWI["  
 由于对称形状，前后焦距一致。 L!5HE])<)  
 参数是对应波长532nm。 !!AutkEg>  
 透镜材料N-BK7。 /T0|<r!c  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 (]L=$u4  
p
E#0949  
4R.#=]F  
!nVuvsbv  
-Cl0!}P4I  
! d(,t[cV  
3. 结果：双凸球面透镜 8GX@76o  
!Wk "a7  
wiZK-#\x  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 6N^FJCs  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 juM?y'A  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 }5|uA/B  
qQQ~[JL  
mOBS[M5*  
M~v{\!S  
<?!#QA  
4. 参数：优化球面透镜 +Z+]Tqo  
FTn[$q  
>:.Bn8-  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Xv6s,<#\  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 2Ig.hnHj  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 @d)6LA9Ec  
 透镜材料同样为N-BK7。 DY%E&Vd:h  
?%?@?W>s@  
!GO4cbdQ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 MCvjdc3:  
KQh'5o&  
3;&N3:,X  
6<2 7}S  
5. 结果：优化的球面透镜 y37@4p^@9  
2Tp.S3  
F"_SCA?9?  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ~FJd{$2x`  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 (RQ kwu/  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Vki3D'.7N  
2`x[y?Tn  

'_2~8w  
;Q ]bV52  
6. 参数：非球面透镜 ?>e-6*.  
arnu|paw  
(URWicaB  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 KV Mm<]Z  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 >n#Pq{7aF  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 2$|WXYY  
SJL?(S*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 N[Fz6,ZG _  
NcdOzx>  
,+0_kndR  
6B&':N98  
8{'L:yzMY  
7. 结果：非球面透镜 A^G%8 )\  
0^4Tem@  
r@ ]{`qA  
 生成期望的高帽光束形状。 V5m4dQ>t  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 rZ<@MV|d  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。  \:Q)Ef  
tONx
V`  
.(D-vkz'  
JPRl/P$  
26j ; RV  
8. 总结 qXgg"k%A\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :\>@yCD  
-B'<*Y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Que-  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C/!kMMh>vV  
X180_Kt2  
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。 =98@MX%P  
Bf.@B0\  
扩展阅读 t ?rUbN  
K.B!-<  
扩展阅读 THC34u]  
 开始视频 U2seD5I  
-     光路图介绍 }<m9w\pA  
 该应用示例相关文件： UH2fP G  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _3.=| @L  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 z^b
v)u  
O1Vs!  
s:CsUl|  
QQ：2987619807 Ny\p$v "p