[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) 'Ys"yY@  
应用示例简述 T(7 8{A>  
1. 系统细节 ~SP.&>Q>  
 光源 >x&$lT{OY  
— 高斯激光束 NzNAhlXj3  
 组件 tkV:kh< L~  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 \f0I:%-  
— 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 8~\Fpz|Og  
 探测器 8r)eiERv  
— 视觉感知的仿真 C6CX{IA]  
— 高帽，转换效率，信噪比 DQH _@-q  
 建模/设计 u\&oiwSIP  
— 场追迹： $*8c0.{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。 bo\|mvB~  
<`*6;j.&  
2. 系统说明 -:cS}I  
M1Od%nz3  
]n\WCU]0  
Pw hs`YGMF  
3. 建模&设计结果 %!p14c*J H  
u#la+/   
不同真实傅里叶透镜的结果： noh3mi  
: gv[X  
{eqUEdC  
8Tv;,a  
4. 总结 ./J.OU1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 DU]MMR  
$vlgiJ&f  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5|S|HZ8G  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q gDjc'  
y%}Po)X]f  
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。 zUIh8cAoE  
qC.jXU?rO  
应用示例详细内容 X
\X  
bN<c5  
系统参数 eV1O#FLbi  
2frJSV?  
1. 该应用实例的内容 i+Ob1B@w
 
Q*(]&qr"E  
h_*=_2|}  
m5{Y  
T1\Xz
-1  
2. 仿真任务
Y@M=6G  
VGWqy4m  
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。 _ CXKJ]m4  
[$8*(d"F'  
3. 参数：准直输入光源 %w/o#*j<;  
W4|1wd}.t  
Ud`V"X  
ZV_mP'1*  
4. 参数：SLM透射函数 zdU<]ge  
q|=tt(}G  
dH#S69>  
5. 由理想系统到实际系统 "&Q-'L!M'/  
K)l{3\9l|  
hY-;Wfg  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 QRgWzaI  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 jWUN~#p!  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 7{v0K"E{  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 (gl CTF9v  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 R:0Fv9bwS  
;# {XNq<1  
L.l"'=M  
Jj
yQ  
\EUc1
7  
应用示例详细内容 \
eI )(,A  
K ,f1c}  
仿真&结果 ]bhzB  
w+2:eFi=/  
1. VirtualLab中SLM的仿真 wb"Jj  
&AUL]:<s  
 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)。 $M$oNOT}Y  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 f^:9gRt  
 为优化计算加入一个旋转平面 }Jjq]lW  
EG7
ki0  
u9N?B* &{  
YAC=V?U-#  
2. 参数：双凸球面透镜 Fr/8q:m&  
:9_K@f?n  
wV W+~DJ  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ;vQ7[Pv.j  
 由于对称形状，前后焦距一致。 8 x|NR?  
 参数是对应波长532nm。  5t:4%  
 透镜材料N-BK7。 &nZ=w#_  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 2EQ:mjxk  
rM=Q.By+\  
goIn7ei92  
rZ w&[ G  
4LUFG  
+%UXI$v  
3. 结果：双凸球面透镜 uAK-%Uu?  
YOP=gvZq  
&q``CCOF&  
 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。 5W 5\*L  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 jVi''#F?f  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 :g+R}TR[i  
y9Yh%M(  
py P5^Qv  

\8{C$"F  
c6E@+xU  
4. 参数：优化球面透镜 g2:^Z==  
mBQ6qmK   
1wE~dpnx  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 E-.M+[   
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 m`4Sp#m  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ~?[%uGI0h  
 透镜材料同样为N-BK7。 tA}O'x  
WH/
r$.&  
@"'1"$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -]W AB9  
n8iejdA'  
i,<TaW*I  
+ :iNoDz  
5. 结果：优化的球面透镜 c5R58#XK=  
kX+y2v(2++  
.QRQvtd.  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ZfL\3Mn  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 J3S@1"   
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 B07(15y]  
sJw3o7@pg  
oBifESJ  
0K@s_C=n#  
6. 参数：非球面透镜 }`h)+Im=  
?P0$n 7,  
A4Q8^^byY  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 y5BNHweaRb  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 D0lgKQ  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 6$9n_AS  
^qS[2Dy  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 psgXJe$  
#N[nvIi}  
PG&@.KY  
3oE *86  
M-T&K%/lW  
7. 结果：非球面透镜 g=o)=sQd  
\_De( p  
aOyAP-m,  
 生成期望的高帽光束形状。 F1w~f <  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 J0C,KU(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 b H?dyS6Bx  
&r/a\t,8n  
;oH%d;H  
TPvS+_<oL{  
azS"*#r6}  
8. 总结 R1 hb-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ZV,n-
M =  
ncu &<j}U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 vd9l1"S  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 FC.y%P,  
a%
Q
.8  
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。 6^if%62l&  
,l.O @  
扩展阅读 9bNjC&:4/]  
eH(
8T  
扩展阅读 iVFHr<zk  
 开始视频  Ae<v  
-     光路图介绍 (`<l" @:_*  
 该应用示例相关文件： [NQ`S ~_:  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *G.6\  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 z"Gk K
T  
|9?67-  
D?)"Z$  
QQ：2987619807 fY}e.lD