[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) DK)W ,z|  
应用示例简述 w +t@G`d  
1. 系统细节 50W+!'  
 光源 '4[=*!hs!  
— 高斯激光束 `hi=y BO  
 组件 CJBf5I3  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 q8v[u_(yD  
— 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 amu;grH  
 探测器 3/kT'r  
— 视觉感知的仿真 Ey&H?OFiP  
— 高帽，转换效率，信噪比 pk/#RUfT+  
 建模/设计
]:<!(  
— 场追迹： nqcq3o*B  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {LO Pm1K8Y  
\k.`xG?  
2. 系统说明 7K1-.uQ  
5i!Q55Yv=,  
lLx!_h  
_FY&XL=  
3. 建模&设计结果 ,c p2Fac  
nT6y6F_e  
不同真实傅里叶透镜的结果： 2bp@m;g$  
`>gG"1,]  
=
ejj@c  
b(H{i}{]  
4. 总结 !eLj+0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 MtLWpi u@[  

ze+YQF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 kQ`tY`3F  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 zM9#1^X  
06&J!,p :  
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。 ) 7/Cg  
> ;,S||  
应用示例详细内容 uN|A}/hr]  
)h{&O ,s  
系统参数 Ys"wG B>  
BG>Y[u\N  
1. 该应用实例的内容 ~MC|  
Kc/1LeAi
k  
)r2Y@+.FN  
8+zW:0"[  
]?eZDf

~  
2. 仿真任务 $*yYmF  
SepjF  
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。 51#*8u+L  
jjs/6sSRk  
3. 参数：准直输入光源 *c0H_8e  
vl"w,@V7  
C"{^w
y{sL  
g9_zkGc7  
4. 参数：SLM透射函数 z5+Pi:1w  
]K=#>rZrB  
zA,vp^  
5. 由理想系统到实际系统 88
g3<&  
jkAjYR.  
S$6|KY u  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 D!<F^mtl  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 `zd,^.i5~  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 o<`vh*U@,4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `+7F H  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 SQp|  
6EqA
Y`y  
?|nl93m  
LU
1I `E  
,+=9Rp`md  
应用示例详细内容 ,/;Aew;  
s\*L5{kiSl  
仿真&结果 {15j'Qwm  
!b8V&<  
1. VirtualLab中SLM的仿真 0YH5B5b  
-t`kb*O3`  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 <_EKCk  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 B}e/MlX3M  
 为优化计算加入一个旋转平面 YEL0h0gn  
nL@'??I1  
xL}i9ozZ  
&?<uR)tl  
2. 参数：双凸球面透镜 _y@28t  
JGs:RD'  
<2$vo  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 '-iEbE  
 由于对称形状，前后焦距一致。 _&<n'fK[  
 参数是对应波长532nm。 ]e>qvSuYh  
 透镜材料N-BK7。 m%'nk"p9  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 mH o#"tc  
:4ryi&Y  
~Y 6'sM|  
x/|W;8g4  
_~kw^!p>Kr  
l|CM/(99-  
3. 结果：双凸球面透镜 ZU4=&K  
^T=9j.e'ja  
iaGA9l<b  
 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。 Z,&O8Jelf  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 'aSsyD!?<  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 0PzSp ]  
KVi6vdgD  
umYsO.8  
%hB-$nE  
f:o.[4p2  
4. 参数：优化球面透镜 -amo8V;2H  
~7m`p3W@  
)aS:h}zn  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 jqUVERbc  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 "?" :  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Y
teIp'T  
 透镜材料同样为N-BK7。 l6M?[  
&l(T},-X  
-(vHy/Hz.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =RoE=)1&-  
7Cz~nin>7  
B=SA +{o  
JrP`u4f_  
5. 结果：优化的球面透镜 m&)/>'W  
(zhZ}C,VF  
7HkO:/  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Z{8%Cln  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 NdK`-RT  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 u>XXKlW:  
*G"hjc$L  
7nt(Rtbsu  
#MC#K{Xd  
6. 参数：非球面透镜 &3vm @  
GM|&,}  
ak7%  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 D#GuF~-F!R  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 v
o/x`F'ib  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 LkbD='\=  
>+O0W)g{o  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ={g"cx  
oodA&0{)d  
rO87V!Cj  
[^"}jbn/  
2> a&m>  
7. 结果：非球面透镜 ;~3;CijJ8  
k>i88^kPV  
pH~\~  
 生成期望的高帽光束形状。 G^'We6<  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Zpd-ob  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 fh#:j[R
4e  
8vx ca]DcV  
\`.v8C>vG  
Y3@+aA  
3.movkj  
8. 总结 xI,3(A.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [REH*_  
"P7OD^(x/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )xp3 ElH  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {-)^?Zb @  
g? vz\_  
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。 0>[]Da}  
+9/K|SB{$  
扩展阅读 gs<~)&x  
le:}MM  
扩展阅读 #( .G;e;w  
 开始视频 " ILF!z  
-     光路图介绍 W@!qp  
 该应用示例相关文件： mJ%^`mrI  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 5Q"yn2b4  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ?;#Q3Y+  
&5}YTKe}|  
=1Plu5  
QQ：2987619807 %XR(K@V