[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) F`ifHO  
应用示例简述 =Po!\[SBU  
1. 系统细节 b-
{\manH  
 光源 ?zKVXK7}0  
— 高斯激光束 rSD!u0c[  
 组件 byv(:xk|'e  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 @$~ BU;kR  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 2oAPJUPOJ  
 探测器 cK>5!2b  
— 视觉感知的仿真 }`$:3mb&f  
— 高帽，转换效率，信噪比 | %af}# FQ  
 建模/设计 ?kew[oZ  
— 场追迹： A>$VkGo  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 XQ<2(}]4  
&j/ WjZPF  
2. 系统说明 f{lg{gA(  
+7o3TA]-  
j?6%=KuX<  
GD|uU  
3. 建模&设计结果 xkOyj`IS  
v|jBRKU99  
不同真实傅里叶透镜的结果：
Nm<3bd  
_"J-P={=  
 KEsMes(*  
lMp)T**  
4. 总结 qSMSTmnQ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &oYX093di  
IZ3w.:A  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ol"p^sqwj  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 aD3'gc,l  
_=j0Y=/IF  
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。 "VkraB.i  
*gu~7&yoP  
应用示例详细内容 X'ryfa1|  
s9qr;}U.`  
系统参数 ;hmy7M1%  
_i:yI-jA  
1. 该应用实例的内容 3Zdkf]Gh  
Q9X_aB0  
(2QFwBW]  
>&e|ins^N  
J^ryUOo}b  
2. 仿真任务 +QuaQ% lA  
pb}QP  
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。 2>.B*P  
c&AA< 6pkv  
3. 参数：准直输入光源 JpxJZJ  
Cz Jze  
yu<sd}@  
O@'/B" &  
4. 参数：SLM透射函数 a*NcL(OC  
zOCru2/  
%-i2MK'A  
5. 由理想系统到实际系统 U8?QyG 2A  
7:R8QS9  
%[-D&flKC  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 |JSj<~1ki  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 z(aei(U=  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 V3xC"maA@  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Qy*`s  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 HzF  
7P?z{x':T  
{b"V7vn,  
ON~SZa  
ckBcwIXlP&  
应用示例详细内容 ^|Of  
!TVlsm  
仿真&结果 +S5"4<  
7d]}BLpjWz  
1. VirtualLab中SLM的仿真 4W*52*'F,  
C3u/8Mrt7  
 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)。 BEx? bf@|]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 AwAUm 2^  
 为优化计算加入一个旋转平面 0[7\p\Q  
T'  %TMA  
,H2[["1DH
 
R^<li;Km  
2. 参数：双凸球面透镜 G}&B{Ir  
4)!aYvaER  
PzWhB* iBR  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 1CU-^j  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ']4b}F:}  
 参数是对应波长532nm。 !<Ma9%uC{  
 透镜材料N-BK7。 >_jT.d  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 0WaC.C+2i  
t4/d1qW0  
s%2w&Us*  
mQhI"3!f  
@Z&El:]3>  
z8G1[ElY  
3. 结果：双凸球面透镜 [KLs} ~H  
ARGtWW~:  
[`BMi-WQ  
 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。 O; 7`*}m  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 >k"Z'9l  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 R?b3G4~  
Ly"u }e  
+3dWnBg?  
]B/Gz  
{`2! 3= "  
4. 参数：优化球面透镜 brx 7hI  
Hm!ffqO_  
ON.C%-T-  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9fj3q>Un,  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 gHpA@jdC*  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 2a|9D\  
 透镜材料同样为N-BK7。
? C1.g'}7  
``$Dgj[  
V9&7K65-1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z0uo. H@.N  
/'k4NXnW3  
gBp,p\ Xc  
g X75zso  
5. 结果：优化的球面透镜 ?f
f!(U  
NF
8'O  
M3P
\1  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 r6S-G{o  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 R?MRRq  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 _uwM%M;  
Yef=HSzo  
r@b M3V_o  
tIn dve  
6. 参数：非球面透镜 & mwQj<Z  
O{b<UP'85  
_/(DEF+G  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 .'foS>W=t  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 cCx@VT`0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 VBnD:w"z  
p}H:t24Cr5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 WzG]9$v &  
8_byS<b8  
;e Iqxe>  
Q+@/.qJ  
O&BNhuW2  
7. 结果：非球面透镜 ykK21P,v  
Q^13KWvuV  
1<|\df.  
 生成期望的高帽光束形状。 !|4fww  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 "/H B#  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :kU#5Aj gK  
DBTeV-G9~R  

YX*NjXL  
5i71@?q;  
<"/b 5kc  
8. 总结 QIl=Ho"c  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )/4eT\=  
S $j"'K  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 C_> WU   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 efzS]1Jpz  
)M3}6^s]  
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。 #h=pU/R  
qmmQHS  
扩展阅读 ZkWX4?&OMt  
$ljzw@k  
扩展阅读 m[aBHA^g  
 开始视频 PFR64HK2  
-     光路图介绍 5>r2&72=  
 该应用示例相关文件： e^!>W %.7Z  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 D[jPz0  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 n[[2<s*YJ  
M=rH*w{^  
(JMk0H3u  
QQ：2987619807 %Z
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