[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) J
7$5s  
应用示例简述 %g$o/A$  
1. 系统细节 vkV0
On  
 光源 Lnl(2xD  
— 高斯激光束 Y=?3 js?O  
 组件 Xf]d. :  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 x_Y!5yg E  
— 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 :uS\3toj  
 探测器 CI0C1/:@  
— 视觉感知的仿真 @+2=g WH  
— 高帽，转换效率，信噪比 r.&Vw|*>  
 建模/设计 ?pmHFlx  
— 场追迹： <8&au(I,vB  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 A2Ed0|By  
.o^l z 9:  
2. 系统说明 FIhk@TKa  
>Eto( y"q  
kd(8
I_i@  
k@J&IJ  
3. 建模&设计结果 S!CC }3zw  
9G5rcYi  
不同真实傅里叶透镜的结果： RWZSQ~  
V!A~K   
~L\z8[<C  
C`9+6T  
4. 总结 `p-cSxR_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9wwqcx)3(  
 skViMo  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 UKvWJnz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 sY Q
k  
YnAm{YyI  
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。 J/aC}}5D  
8qTys8  
应用示例详细内容 BC.87Fji/  
\ :sUL!  
系统参数 *Kgks4  
t\,PB{P
:J  
1. 该应用实例的内容 =s2*H8]  
,!y$qVg'\f  
KwSqKI7]0  
4F'LBS]=0  
%T%sGDCV  
2. 仿真任务 E,U+o $  
AJ`h9%B  
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。  "Og7rl  
E A1?)|}n  
3. 参数：准直输入光源 .j0$J\:i  
)23H1  
(exa<hh  
"$^ ~!1~  
4. 参数：SLM透射函数 x2\qXN/R  
/>pI8 g<  
3$>1FoSk  
5. 由理想系统到实际系统 m@v\(rT.  
X *"i6*  
c9u`!'g`i  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 xj;H&swo  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 qiD@'Va\  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 mnX2a  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 }@q`%uzi  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 k)=s>&hl  
051E6-  
YfKdR"i+.  
E]n&=\  
Hd ={CFip  
应用示例详细内容 s$`0yGmQ  
u^I|T.w<r6  
仿真&结果 ZG8DIV\D7  
"e>;'%W  
1. VirtualLab中SLM的仿真 O;jrCB  
zL0pw'4
 
 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)。 G}raA%  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 `kXs;T6&  
 为优化计算加入一个旋转平面 SRDp*  

21l;\W  
-zeG1gr3  
yq\K)g*=  
2. 参数：双凸球面透镜 \V
~eVf;~  
AH7}/Rc  
uZKr  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `l[c_%Bm  
 由于对称形状，前后焦距一致。 xOmi\VbM  
 参数是对应波长532nm。 KRRdXx\~  
 透镜材料N-BK7。 ;$wVu|&  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。
m&,(Jla  
Z=o2H Bm7  
z$. 88^  
qfm|@v|De5  
y??XIsF  
=X:Y,?  
3. 结果：双凸球面透镜 dcN22A3  
dkTX  
+\ .Lp 5  
 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。 }|NCboM^_  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 bK&+5t&  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 WW~sNC\3`(  
o3P${Rq  
Ai3*QX  
[sjosV  
`b7t4d*  
4. 参数：优化球面透镜 +iRh
  
{_p_%;  
( ^Nz9{  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 R-d:j^:f  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 g1"kTh  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 &d^m 1  
 透镜材料同样为N-BK7。
.}~_a76  
+VOK%8,p  
<R=Zs[9M1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 BpPy&  
)1`0PJoHE  
m~0/&RA  
`Eo.v#<  
5. 结果：优化的球面透镜 }00BllJ  
Txb#C[`  
_F|Ek;y%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 hT+_(>hT  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。
GH$pKB  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 kJT)r6  
RQ" ,3.R==  
5K8^WK  
~dTrf>R8M  
6. 参数：非球面透镜  S9FE  
u <v7;dF|s  
/!XVHkX[  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 mtcw#D  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Si;H0uPO  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 7n<::k\lb  
FP4P|kl/9'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #BH*Z(  
"'?>fe\qG  
T'Dv.h  
v O_*yh1  
^WWQI+pk  
7. 结果：非球面透镜 uiR8,H9*M  
w@w(-F!%l  
U26}gT)  
 生成期望的高帽光束形状。 }a(dyr`S  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 m GYoM  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 5">Z'+8  
8$Y9ORs4  
{V CWn95Z  
\ta?b!Y),?  
iSs:oH3l  
8. 总结 3eQ&F~S  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -=\c_\O  
Jij*x>K>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。 hv>\gBe i  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %:* YO;dw'  
)MTO
U47U  
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。 %| Lfuz*  
sdw(R#GE  
扩展阅读 j*r{2f4Rt  
IF:;`r@%  
扩展阅读 t'k$&l}+  
 开始视频 T{[=oH+  
-     光路图介绍 n,WqyNt*  
 该应用示例相关文件： bY~pc\V:`w  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ; kI134i=  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 >}6%#CAf  
Qh\60f>0  
f9{Rb/l!BQ  
QQ：2987619807 u.xnOcOH!