[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) &ZAc3@l[c  
应用示例简述 
^=Egf?|[  
1. 系统细节 AW
/)R"+  
 光源 .Af H>)E  
— 高斯激光束 73tWeZ8rvx  
 组件 }I ^e:,{  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 -KU@0G  
— 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 {pM3f  
 探测器 Cswa5l`af  
— 视觉感知的仿真 egy#8U)Z  
— 高帽，转换效率，信噪比 ff<adl-  
 建模/设计 P<s:dH"  
— 场追迹： $-;x8O]u  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 iWMgU:T  
u}BN)%`B  
2. 系统说明 [Se0+\,&  
uc-Go 6W  
C;.+ kE  
?,Zc{  
3. 建模&设计结果 C!J6"j  
D
d$CN&Ca  
不同真实傅里叶透镜的结果： 9Qhk~^ngg  
HP*AN@>Kw  
NZ?|#53  
{GM8}M~D&  
4. 总结 /dt'iai~l  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~L=Idt!9  
hV>@qOl '  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 c0W4<(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i=8){GX4  
P g1EE"N@  
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。 (y{nD~k  
+)7Yqh#$  
应用示例详细内容 o
=N_0.  
I6,sN9` K  
系统参数 Zfn390_  
.3*VkAs  
1. 该应用实例的内容 BdZO$ALXL  
<6) w  
1O]27"9  
w=S7zzL)  
Rooem dCM  
2. 仿真任务 ~'2im[f J  
"7tEk<x  
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。 /o=,\kM  
ua!g}m
~  
3. 参数：准直输入光源 + s snCr  
a,U@ !}K  
9QryW\6.@z  
xr\wOQ*`  
4. 参数：SLM透射函数 M:OJL\0
  
C6`<SW  
7,N>u8cTh  
5. 由理想系统到实际系统 Z2dy|e(c  
YOHYXhc{S  
=2=n   
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2!^[x~t  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 'hM?
J*m  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 uKZe"wN;  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 I=3e@aTZ,  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !B_?_ a  
fC4D#  
`y!6(xI  
Oy!j`  
?>p<!:E!r  
应用示例详细内容 @#%rTKD9F  
>r"~t70C~]  
仿真&结果 (]mh}=:KDg  
$*{$90Q  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ]d@@E_s]  
R.EA5X|_  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Bjz\L0d  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 3 TN?yP)  
 为优化计算加入一个旋转平面 `[;b#.  
*L9s7RR  
icf[.  
ReCmv/AE  
2. 参数：双凸球面透镜
Hop$w  

EMe6Z!k  
$z+iB;x  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 AVR9G^ce_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 3?vasL  
 参数是对应波长532nm。 2b]'KiX  
 透镜材料N-BK7。 $e|G#mMd-  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 7FVu[Qu  
e_wz8]K)n  
gq6C6   
C'hI{4@P  
)CzWq}:  
q($lL~Ls  
3. 结果：双凸球面透镜 VX<ZB +R  
rSD!u0c[  
+SmcZ^\OZ  
 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。 zJ#e3o.  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ZpHT2-baVe  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ! G%LYHx  
6$>m s6g%  
l|ZwZix
 
}B_n}<tjD  
2k[i7Rl \c  
4. 参数：优化球面透镜 \>j._#t$h  
C9
/?B:  
*0y+=,"QU  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 vL13~q*F  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 8 F'i5i  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 1{%EQhNd  
 透镜材料同样为N-BK7。 IC9:&C[  
ke~O+]  
'jeGERMr'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 cW,wN~  
O!z
H5  
sb_
>D`>  
g?M\Z";  
5. 结果：优化的球面透镜 0z."6r  
W;,.OoDc>  
UUv&X+Y  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ,:-S<]fS{_  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /MSz{ %v  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 PDX
^MYoN  

Nm<3bd  
]}F_nc2L  
KS'? DO  
6. 参数：非球面透镜 T"t3e=xA  
[S":~3^B6  
K
(Otgp+zb  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 -<}_K,Ky`  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。
Iq_cs '  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 p[&'*
"o!/  
YmHn*N}:U  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &oYX093di  
~LHG  
f6^H Q1SSt  

v%V$@MF  
vN7a)s  
7. 结果：非球面透镜 g!D?Yj
4  
J}KATpHs  
mN_RB{g{  
 生成期望的高帽光束形状。 ^Ebaq`{V\'  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Ve7[U_"  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 cy?u *  
s9qr;}U.`  
;hmy7M1%  
!3$Ph  
zXvAW7  
8. 总结 I9ubVcV8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 J`uV $l:  
ar=uDb;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [1dlV/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 F^&_O*"  
c5<M=
$  
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|uUE  
{?l#*XH;  
扩展阅读 +Ld4e]  
28LjQ!  
扩展阅读 DK&J"0jz,  
 开始视频 }!(cm;XA"  
-     光路图介绍 p-y,OG  
 该应用示例相关文件： %ztCcgu*  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 CG@ LYN  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 6N:fq  
-JaC~v(0  
QgC  
QQ：2987619807 ; @-7'%(C