[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) aYS!xh206  
应用示例简述 sAS:-wp  
1. 系统细节 !()
$8  
 光源 >$7v ;Q  
— 高斯激光束 ,UG
RrS  
 组件 Q1 $^v0-)  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 \T:i{.i  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ,J^b0@S  
 探测器 nR}sNl1  
— 视觉感知的仿真 vyX\'r.~7  
— 高帽，转换效率，信噪比 lc,tVe_  
 建模/设计 Cdu4U}^H  
— 场追迹： c[4i9I3v  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 v}O30wE  
kJzoFFWo$  
2. 系统说明 T;y>>_,  
Vjp1RWb  
h WtVWVNL  
_%!c+f7  
3. 建模&设计结果 6dN7_v)  
MmnOHN@.  
不同真实傅里叶透镜的结果： wq(7|!Eix  
LO khjHR  
4@n1Uk  
q6SXWT'Sa  
4. 总结 ;/fF,L{c  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 o` ZQd,3  
: $Y9jR  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?Exv|e  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 r1.nTO%  
v7jq@#-   
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 4UlyxA~  
!^=*Jq>  
应用示例详细内容 (k) l=]`}  
l(u.I2^o  
系统参数 ,5kKimTt  
-o[x2u~n\  
1. 该应用实例的内容 eg?<mKrZ  
qnJt5  
6@e+C;j=  
c5l.B#-lY  
xtE_=
5$~  
2. 仿真任务 ujaGNg?,  
Co9QW/'i  
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。 R)z4n  
zb}9%.U  
3. 参数：准直输入光源 d`nVc50  
Wi2WRJdyu  
QM O!v;  
8XzR wYV  
4. 参数：SLM透射函数
X*39c b(b  
SAK!z!t  
RGg(%.  
5. 由理想系统到实际系统 NufLzg{  
%K`% *D
  
LbG_z =A  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 3k#/{Z  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Bck7\  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 'fF;(?  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 \ 3?LqJ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 lR[qqFR  
("+}=*?OF3  
6s\Kt3=  
/.i.TQ]  
Tekfw  
应用示例详细内容 &)vC;$vD`  
079'(%  
仿真&结果 gk+h8 LZ  
Nwt" \3  
1. VirtualLab中SLM的仿真 w{uuSe  
Jn3An  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 T G{k0cdOT  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 x.zbD8l/9  
 为优化计算加入一个旋转平面 {]_r W/  
)\be2^p  
\ZhfgE8{%  
UkHY[M7;  
2. 参数：双凸球面透镜 ,0~9dS   
S_v'hlrrT  
E3l> 3  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Z]WnG'3N  
 由于对称形状，前后焦距一致。 \eb|eN0i  
 参数是对应波长532nm。 2aB^WY'tC  
 透镜材料N-BK7。 d/|D<Sb[s  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 S:q3QgU=X  
\nB8WSvk2W  
wm")[!h)v  
oY|,GvCnK  
R8UYP=Kp  
lGk{LO)  
3. 结果：双凸球面透镜 3g~^[&
|i  
|),'9  
/43-;"%>  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 D8nD
/||;Z  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ''^Y>k  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 N, *m
,  
U uM$~qf/K  
d]i(h~?_  
RZ7(J  
|vMpXiMxxT  
4. 参数：优化球面透镜 ~+bGN  
e9Pk"HHl  
5"]~oPK  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8kOKwEX  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 XfE -fH1j  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Ev2HGU[  
 透镜材料同样为N-BK7。 2gjGeM  
-:9P%jWt  
Y<b-9ai<w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 wHv]ViNvXE  
B
_l{<  
_#s=h_ FD  
9lj!C'  
5. 结果：优化的球面透镜 q4$+H{xB  
Xy5s^82?  
y"<))-MH  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ~!d/8?!  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Z!&Rr~i <  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 /?6|&  
 6vTo*8D  
C"qU-&*v  
q$.{j"cZV  
6. 参数：非球面透镜 FvuGup`w  
w[-Fm+A>  
J3b4cxm  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 o}'bv  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 [;oCYb$9  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 W Qzj[  
qxM
np}O  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 vhT_=:x  
|nk3^
;Yf  
'[(nmx'yVJ  
}o,z!_^PLQ  
^t*x*m8  
7. 结果：非球面透镜 25|8nfeC5  
m&oi8 P-6  
F'?I-jtI  
 生成期望的高帽光束形状。 w$5A|%Y+V}  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 nCvPB/-  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 YEx)"t8E  
;#)mLsl  
^Ori| 4}'  
1fL<&G  
q 'a  
8. 总结 y8bM<e2 U  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 a)! g7u  
7W9d6i)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &?p
:3%;Dr  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 jN+N(pIi.o  
yISD/ g  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Q1&P@Io$  
&Rz, J]  
扩展阅读 =vh8T\  
hvt@XZT  
扩展阅读
agOk*wH5  
 开始视频 ]y)Q!J )Q  
-     光路图介绍 D~
&Mwsi  
 该应用示例相关文件： dd7 =)XT+  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ]&i+!$N_  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Zq ot{s  
4`2$_T$F  
^!;=6}YR  
QQ：2987619807 mf|pNiQ,