[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) 6OMb`A@/2  
应用示例简述 8.PXTOhVL  
1. 系统细节 H RWZ0 '  
 光源 k-io$  
— 高斯激光束 s!NisF  
 组件 9*f2b.Aj  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7G?Ia%u  
— 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 )ynA:LXx  
 探测器 #DrZ`Aq  
— 视觉感知的仿真 ?!R
%o  
— 高帽，转换效率，信噪比 G[vUOEU~O  
 建模/设计 ^GrNfB[Qu  
— 场追迹： %}\ vW  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 J6= w:c  
t CkoYrvT  
2. 系统说明 DS.39NY  
,.J<.#D3J  
C:WtCAm(  
9UB??049z  
3. 建模&设计结果 $>nkGb%Kp  
M^Q&A R'F  
不同真实傅里叶透镜的结果： [8xeQKp4  
nl.~^CP  
^ yY{o/6  
lR|$*:+  
4. 总结 Jii?r*"d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 []^PJ  
z<FV1niE  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 sj#{TTW  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +#^
sy>  
#rqyy0k0'h  
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。 C]aOgt/U  
!pG+Ak?  
应用示例详细内容 fQ2!sV  
Lw!?T(SK  
系统参数 i=
,B88ko  
L#83f]vG  
1. 该应用实例的内容 Wm];pqN  
1\M"`L/  
Vp5V m  
?{y
:s!!  
>u'/$k  
2. 仿真任务 aNuZ/9O  
WO.}DUfG+  
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。 |JirBz  
C5.\;;7^&  
3. 参数：准直输入光源 !gD 3CA  
}rFsU\]:q  
Fh*q]1F
 
>w%d'e$  
4. 参数：SLM透射函数 yfRUTG  
;m2"cL>{l  
~(Ih~/5\^  
5. 由理想系统到实际系统 8=ukS_?Vy  
==PQ-Ia  
6qz!M  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ?qq!%4mTB  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 jQH5$  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 X_^_r{  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 luP'JUq  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 QZ:]8MHl]  
'l0eo' K  
n $D}0wSM/  
PVQ#>_~5  
XcJ'm{=
 
应用示例详细内容 Wo1V$[`Dy  
/
ze_{{o
 
仿真&结果 3:02`;3  
h4$OXKme?  
1. VirtualLab中SLM的仿真 SopNtcu!  
,=q7}5o Y  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 h&:Q$*A>   
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 i;uG:,ro  
 为优化计算加入一个旋转平面 \\E_W9.u  
E980yX
JR  
&cn%4Er  
#%}u8\q  
2. 参数：双凸球面透镜 SSA%1l2!  
],fwZd[t  
47(1V/
r  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 2F*Dkv
  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ZmR[5 mv@  
 参数是对应波长532nm。 rSc,\upz  
 透镜材料N-BK7。 toYg$IV  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /4wm}g9  
mBD!:V'  
)N%1%bg^-  
tnKpn-LPA  
|({UV-`  
J?qcRg`1E  
3. 结果：双凸球面透镜 C[87f-g  
TGt1d  
c?V*X-  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 C&d"#I  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Ilt L@]e  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 6S+K*/w  
;'WzfJ!q  
zDGg\cPj9  
4LB9w21  
"k_n+cH%  
4. 参数：优化球面透镜 J!TK*\a2  
LK-K_!F  
X~Rk ,d3  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 O>"r. sR  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 |<+|Du1  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 wYcz\uV  
 透镜材料同样为N-BK7。 !Z0rTC3d  
bTy'5"  
D0E"YEo\nv  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1l`s1C  
;]#4p8lh+  
p*W ZY=Q  
Gad2EEZ%0  
5. 结果：优化的球面透镜 0F0(]7g^  
l_q>(FoqA  
;P0Y6v3  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }9+1<mT9a/  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 U~B}vt  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 uI:3$  
WNlSve)]ie  
@,>=X:7  
s2' :&5(  
6. 参数：非球面透镜 yM#trqv
5  
Qig!NgOM  
M]/wei"X  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 52C-D+zCJ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 `S~@FX  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ]JCB^)tM  
E.Q} \E  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }AH|~3|D  
Gp3t?7S{T  
!=Kay^J~.  
+Tc(z{;  
1r:fxZO\Vd  
7. 结果：非球面透镜 ADl>~3b  
mX_Uhpw?t  
=iN_Ug+  
 生成期望的高帽光束形状。 fz?Wr: I  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Vx4pP$S  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 bHH}x"d[x  

PG~m-W+  
fjZveH0  
JU2' ~chh  
aFc'_FrQ  
8. 总结 /a/uS3&  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5J2p^$s  
+7vh__  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 T9;o.f S  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 _itN.^  
=<W[dV=W  
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。 pS)X\Xyw  
1sJJ"dC.w  
扩展阅读 4hr+GO@o(  
*Lk&@(  
扩展阅读 H&Lbdu~E  
 开始视频 =Q0)t_z_  
-     光路图介绍 7a.#F]`  
 该应用示例相关文件： 3eDx@8N }  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 -a^sX%|Bl  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 3&d+U)E  
s?I=}  
eDZ3SIZ  
QQ：2987619807 #7:9XID /