[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) Vho0eV=  
应用示例简述 ` 8UWE {  
1. 系统细节 %b=p< h'(  
 光源 VFSz-<L  
— 高斯激光束 e\9g->D
Us  
 组件 Us-A+)r*!  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 *b"CPg/\  
— 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 ?'sXgo.}  
 探测器 !
5UfWk\G  
— 视觉感知的仿真 x2k*|=$  
— 高帽，转换效率，信噪比 +j[`,5oS  
 建模/设计 HabzCH  
— 场追迹： Go <'  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 HE;V zR  
'9J*6uXf.  
2. 系统说明 yU7I;]YP  
nm@']  
>'`Sf ?+|  
:<GfETIs  
3. 建模&设计结果 AIh*1>2Xn  
"- eZZEl(  
不同真实傅里叶透镜的结果： *vnXlV4L  
yN\e{;z`  
U-EhPAB@  
?2ItB`<(  
4. 总结 9&K/GaG  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [AR>?6G-  
 AmcC:5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p<5!02yQ\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 B1$ikY  
>SDpuG&>  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 [U.v:tR   
{Q~7M$  
应用示例详细内容 .Xd0 Q=1h  
mxJXL":|  
系统参数 \

.<KA  
N:x0w+Ca  
1. 该应用实例的内容 UFENy."P  
eko]H!Ov(  
}U[-44r:  
KDey(DN:  
Sj-[%D*  
2. 仿真任务 E>pVn2|  
V1utUGJV  
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。 d?hz LX  
'RTtE  
3. 参数：准直输入光源 {'R)4hL  
2P9J' L  
mhz
Yz;}  
E4HU 'y~  
4. 参数：SLM透射函数 $|a;~m>  
'UfeluMd  
H+l,)Se  
5. 由理想系统到实际系统 uZ(? >  
G!Zyl^  
S%l:kKD  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 U7H9/<&o  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ;>ozEh#8
w  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 yn~P{}68  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 G/{ ~_&t
 
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 3~%!m<1:  
_x %1F  
]b}B2F'n  
=u|~ <zQw  
8_Z/o5s  
应用示例详细内容 YBjdp=als  
MYdx .NZT  
仿真&结果 sN/+   
keCRvlZ4  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Cs1>bpY*R6  
kso*}u
h0  
 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)。 3&*'6D Tg  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ^oeJKjJ  
 为优化计算加入一个旋转平面 `\b+[Ne
s  
3f&|h^\nD  
NP_?f%(  
|4C^$  
2. 参数：双凸球面透镜 I>"Ci(N  
=2 jhII  
~&g a1r2v?  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 P(ZQDTbM :  
 由于对称形状，前后焦距一致。 edpW8eND  
 参数是对应波长532nm。 )Yj%#  
 透镜材料N-BK7。 <qeCso  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3!#/k+,C  
<Ar$v'W=F{  
_T*AC.  
]~jN^"o_B  
wahZK~,EaY  
9l
 !S9d  
3. 结果：双凸球面透镜 ][:rLs  
8^ #mvHah  
J@#?@0]F  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ]WL|~mG  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 z<n-Gzwk  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 A 's-'8m  
eOY^$#Y  
l(:kfR~AC  
J8Z0D:5  
RKuqx:U  
4. 参数：优化球面透镜 :zp`6l  
VKuAO$s$  
tT5pggml  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 {fz$Z!8-  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 dM]#WBOPy  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 aj8Rb&  
 透镜材料同样为N-BK7。 0k[2jh  
E
HI'xt  
oln<yyDs   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 GyC)EFd  
ZYMw}]#((E  
VmvQvQ/9R  
4JMiyiW&  
5. 结果：优化的球面透镜 FFcB54ALTf  
>l5u54^3K  
|>1
hu1  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 z2 hFn&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 S!Jh2tsg`-  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 f8n V=AQ  
k`VM2+9h'^  
|b.z*G  
r"wtZ]69  
6. 参数：非球面透镜 \N6\v5vh  
+%#8k9Y  
sYn[uPefj  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 pJ^NA2  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 xeA#u J  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 gv.6h{Ut  
b2)\ MNH  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,YLF+^w-  
\3zj18(@8!  
j^SZnMQf  
^mPPyT,(  
bS^WhZy'(  
7. 结果：非球面透镜 ?M}S|dsmE  
|a(fejO3  
Fx#jV\''s  
 生成期望的高帽光束形状。 9F##F-
%x  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ]z ==  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 h*l&RR:i  
[r-}bp'Gp  
\caH pof  
^DAu5|--R  
/@YCA}|/  
8. 总结 wEEn?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 jai|/"HSXw  

Gi?_ujZR  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0kDBE3i#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #I0pYA2m  
\:_3i\2p  
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。 ERz;H!pU8  
7+,vTsCd  
扩展阅读 < n?=|g  
!iu5OX7K|  
扩展阅读 $:bih4@>  
 开始视频 c$H+g,7xQ-  
-     光路图介绍 x\\7G^$<h  
 该应用示例相关文件： 7{M>!} rY  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 /iQ(3
F  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^twivNB  
hv)8K'u
 
T0QvnIaP  
QQ：2987619807 *b|NjwmB