[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) JNZ
O7s  
应用示例简述 FT/STI  
1. 系统细节 |}Wm,J  
 光源 -SGoE=  
— 高斯激光束 Kk
?C  
 组件 -cqR]'u  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 a(BEm_l3  
— 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 6mAaFDI,R  
 探测器 &W@#pG  
— 视觉感知的仿真 k9Xv@v  
— 高帽，转换效率，信噪比 Zj]jE%AT  
 建模/设计 'l7ey3B%  
— 场追迹： U.,_zEbx,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 rMy(NAo
_  
2LqJ.HH  
2. 系统说明 mufJ@YS#  
/3`(Ki{ Q  
H;.${u^lhd  
w#Di  
3. 建模&设计结果 Je1'0h9d  
#o/  
不同真实傅里叶透镜的结果： MaS"V`NI  
aI'MVKwMk  
4u.Fy<+@4M  
o$%I{}9x  
4. 总结 v:7_ZD6kR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 oZCjci-  
FT$Z8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6myF!  H=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 dbG5Cf#K\  
Uxl7O4J@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。 &u}]3E'-k  
#i1z&b#@  
应用示例详细内容 "gCqb;^  
C1ZuDL)e  
系统参数 ]XS[\qo  
alV{| Vf[6  
1. 该应用实例的内容 >o_cf*nx  
KW 78J~u+  
\zMx~-2oN  
(aTpBXGr=  
zS<idy F`  
2. 仿真任务 li7"{+ct  
76BA1x+G  
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。 E-?@9!2 &  
}VDJ  
3. 参数：准直输入光源 ^|j @' @L  
Sz'H{?"  
Gjka %  
wk[4Qs
k<  
4. 参数：SLM透射函数 OS]FGD3a  
`vc?*"  
=`W#R  
5. 由理想系统到实际系统 Y4j%K~lsY  
aP}30E*Y  
,GTIpPj  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 L2}p<?f  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 dZIruZ)x
 
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 l/6$BPU`  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 dc=~EG-_rM  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 3U
!#rz"  
fB"It~ p  
`\Ye:$q  
3^-yw`  
}h=}!R'm   
应用示例详细内容 t}x^*I$*  
8d|#W  
仿真&结果 o)r%4YOL  
trm-&e7q?;  
1. VirtualLab中SLM的仿真 y??^[ sB  
$dkkgsw7
 
 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=BXuFiu  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =?oYEO7  
 为优化计算加入一个旋转平面 ,%4~ulKMn  
&T&>4I!'M  
xI(t!aYp  
gl>%ADOB@  
2. 参数：双凸球面透镜 .0b4"0~T6  
;oGpB#[zO  
YX{c06BHs  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 j~C-T%kYa  
 由于对称形状，前后焦距一致。 XZH\HK)K-]  
 参数是对应波长532nm。 /pYp,ak
 
 透镜材料N-BK7。 ipH'}~=ID  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ;tG@ 6  
S<O
d`I  
i/{`rv*K[  
("txj[v-/  
G/y;o3/[Z  
?v@pB>NZ  
3. 结果：双凸球面透镜 Qf.]Mw?Bm  
:{'%I#k2  
;JV(!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。 c#<p44>U  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .g8db d  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 }y&tF'qG  
>`o;hTS  
w7`09oJm  
hyVBQhk  

e763yd  
4. 参数：优化球面透镜 (pT7m  
? uu,w  
'H8;(Rw  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 $c1x
h.  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 kmur={IR  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 k r ga!,I  
 透镜材料同样为N-BK7。 6O| rI>D  
.Hm1ispq  
-a`PW  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 YLeh
Y  
{2T;^+KE  
TaNcnAY>9  
m ^'!  
5. 结果：优化的球面透镜 H*E4+3y  
}2.0e5[  
b/6!>qMMk%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ),5|Ves;t[  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 F/w*[Xi Sh  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .~7:o.BE`n  
91\]Dg  
Yc2dq e>  
6)[gF1  
6. 参数：非球面透镜 HC(7,3  
mJ
JF  
K %.>o  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Apbgm[m|{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 m,^UD{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 L7PMam  
I~)A!vp  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0;Z] vl/|  
rtC:3fDy  
f?W"^6Df  
/j"aOLL|  
|H&&80I  
7. 结果：非球面透镜 MwTouEGGgA  
$5N\sdyZxg  
g[ O6WZ!F_  
 生成期望的高帽光束形状。 {VT**o  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 @YHt[>*S  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 NEW0dF&)  
e {805^X}  
*^i"q\n5(  
V#TNv0&0  
<K {|#ND#  
8. 总结 />2zKF?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4P}d/w?'KL  
b]g
#mQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &/8B(0<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q& S 7_  
8f>v[SQ"  
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。 jKb4d9aX  
FYIz_GTk  
扩展阅读 @nOuFX4  
ZwMd 22  
扩展阅读 g"v6UZ\  
 开始视频 L b-xc]  
-     光路图介绍 EAV6qW\r5]  
 该应用示例相关文件： (o4':/es  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计  T
Uq ,  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @T] G5|\ok  
Oar%LSkPRz  
V)]lca  
QQ：2987619807 &Xi]0\M)