[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) 0d^Z uTN  
应用示例简述 8RW&r  
1. 系统细节 5J2=`=FK  
 光源 TUIk$U?/I  
— 高斯激光束 ln!'_\{  
 组件 BvD5SBa}"  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ^|!I+  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 2@=IT0[E\  
 探测器 Hr<o!e{Y  
— 视觉感知的仿真 Iu@y(wyg  
— 高帽，转换效率，信噪比 69K{+|  
 建模/设计 n5-)/R[z  
— 场追迹： S8d8%R~1=h  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 kq=V4-a[  
X-LA}YH=tS  
2. 系统说明 @|}BXQNd  
v``-F(i$  
4+;$7"fJ  
/93l74.w  
3. 建模&设计结果 Z?P~z07  
lbdTQ6R  
不同真实傅里叶透镜的结果： +!IQj0&'Y3  
~[WF_NU1y  
gi/@j  
)d\j I  
4. 总结 xo}b= v  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 j%
u-dr  
$?G"GQ!.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 qBV x6MI  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $''?HjB
}T  
)tHaB,  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 J7D}%  
cJo\#cr  
应用示例详细内容 =L|tp%!  
O,bkQY$v  
系统参数 ?3ig)J,e[  
E/&Rb*3  
1. 该应用实例的内容 9E2j!  
X,aYK;q%z  
4/kv3rv  
(&|_quP7O  
k#8Ti"0  
2. 仿真任务 6S6f\gAM  
HEL!GC>#  
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。 DRqZ,[!+
 
b" xmqWa  
3. 参数：准直输入光源 MMB@.W  
J"=1/,AS  
Om{l>24i.\  
{3})=>u:S  
4. 参数：SLM透射函数 Go,N>HN  
H&r,FmI@  
3lV^B[$  
5. 由理想系统到实际系统 f\'{3I29  
iz
h<I0  
DG4d"Jy  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 gaA<}Tp,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 QL6C,#6  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 &//wSlL3  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 tiN?/  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =@TQ>Qw%b  
GgaTn!mJt  
S'oGt&Z<  
sr@j$G#uW5  
["\;kJ.  
应用示例详细内容 *:i1Lv@  
rkiT1YTY  
仿真&结果 n wI!O  
yj4+5`|f  
1. VirtualLab中SLM的仿真 `eu9dLzH  
^(viM?*  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 *6xgctk  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 {3N'D2N  
 为优化计算加入一个旋转平面 Hw#d_P:  
9
qS"uj  
0%!rx{f#\  
-v6M<  
2. 参数：双凸球面透镜 ]|<w\\^A  
5*[2yKsTi  
2Z20E$Cb
 
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 iH^z:%dP  
 由于对称形状，前后焦距一致。 @( n^T  
 参数是对应波长532nm。 8kP3+  
 透镜材料N-BK7。 -W,}rcj*|  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 D&HV6#  
'+j} >Q  
nQ|r"|g  
vkLC-Mzm<  
gm9mg*aM  
r>GZ58i  
3. 结果：双凸球面透镜 xkOpa,=FI  
Scv#zuv_  
LJoGpr8  
 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。 e.c3nKXZ q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Zo>]rKeV  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 pLv$\MiZ  
p&VU0[LIC0  
AyMd:5;  
*%KKNT'*  
+l=r#JF  
4. 参数：优化球面透镜 bI|2@HV2  
YJ(*wByM  
A)ipFB 6K  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 t43)F9!  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 r,_?F7  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 %'0TXr$  
 透镜材料同样为N-BK7。 Pz$R(TV  
a1Qv@p^._b  
M
Qin"\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 
C*nB  
%v2R.?F8  
\=>H6x]q  
'=P7""mN5  
5. 结果：优化的球面透镜 9)VF 1L
D  
O9:U8$*  
BL&LeSa  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 )?wJF<[_#  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 }jill+]  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 WOh|U4vt  
&HSq(te  
8b0d]*q  
QNDHOo>v  
6. 参数：非球面透镜 _ 84ut  
^U]UqX`  
1{P'7IEj  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 :_QCfH  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 IUtx!.]4  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 9uWY@zu  
VE8;sGaJ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 o6//IOZ  
Ao/ jt<  
N]RZbzK_5G  
LiKxq=K  
'}Ri`  
7. 结果：非球面透镜 w|Nz_3tI  
|hr]>P1  
r;m)nRu  
 生成期望的高帽光束形状。 n9s iX  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 >$2V%};  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 V%Sy"IG  
^%`wJ.c  
VcoOeAKL  
Q?X>E3=U  
MMj9{ou  
8. 总结 Gdg"gi!4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /JT#^Y  
D1&A,2wO  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Bm]8m=p  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @Pt="*g  
(64yg  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 rl0<Ls  
6"}?.E$  
扩展阅读 5YrBW:_OI  
5#K
4bA  
扩展阅读 #UbF9})q  
 开始视频 {P*m;a`}  
-     光路图介绍 i'\T R|qd  
 该应用示例相关文件： KIWe@e  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 o*J3C>  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Xn{1 FJX/  
o^ XtU5SVq  
y '!m4-  
QQ：2987619807 9:M` j