[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) %Z1N;g0  
应用示例简述 MNV% =G  
1. 系统细节 (P$H<FtH  
 光源 mWvl38  
— 高斯激光束 ^f(@gS}?  
 组件 )-._FOZ6  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 VX1-JxY  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 8e(\%bX  
 探测器 ?5{>;#0Z  
— 视觉感知的仿真 |)*fRL,  
— 高帽，转换效率，信噪比 ^- d%r  
 建模/设计 jB(|";G  
— 场追迹： }B1!gz$YNO  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 gdQvp=v]  
j?+X\PtQ  
2. 系统说明 mrjswF27$o  
%ALwz[~]  
RVQh2'w  
r! MWbFw|X  
3. 建模&设计结果 r%+V8o  
{Ja!~N;3  
不同真实傅里叶透镜的结果： - RU=z!{  
_/tHD]um  
aSnFKB  
>o=-$gz`  
4. 总结 \vO,Ee~#W  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 b"{'T]"*j  
k1D@fiz  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <Pi|J-Y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6g)GY"49  
)z28=
%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。 m*kl  
>: g3k  
应用示例详细内容 N <Xq]! K-  
|0f>aZ  
系统参数 7](
KV"%V  
u@cYw:-C  
1. 该应用实例的内容 Z'7
 
L bmawi^  
]Yn_}Bq  
~G6Ox)/  
/x p|  
2. 仿真任务 JAem0jPC8  
GVYkJ0,  
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。   t!_<~  
M# %a(Y3K)  
3. 参数：准直输入光源 R[hzMU}KB  
4?q
<e*W  
KJaXg;,H  
4p,EBn9(  
4. 参数：SLM透射函数 =E#%'/ A;c  
%2{%Obp'  
ud'-;W  
5. 由理想系统到实际系统 #W.#Hjpp  
e9U
9Uu[  
[R^iF  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 naR0@Q"\h  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 4i(JZN?  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 n|RJ;d30Q  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 U`NjPZe5^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 VoWNW  
9\mLW"  
OX?\<),  
T^k7o^N>  
q!u~jI9j  
应用示例详细内容 7>))D'l57  
PuA9X[=  
仿真&结果 FE (ev 9@  
Pama#6?OPh  
1. VirtualLab中SLM的仿真 _4U5  
keX,d#  
 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)。 AicBSqUke  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 c]n1':FT"  
 为优化计算加入一个旋转平面 fPR1f~r  
$Y/9SV,  
<oT^A|JFj  
1AM!8VR2  
2. 参数：双凸球面透镜 )f[ B6Y  
0uOkMuy<  
K<SyC54  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ,*&:2o_r  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (3Two}  
 参数是对应波长532nm。 q1"$<# t  
 透镜材料N-BK7。 K}buH\yco  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ^6MU 0Q2  
!Sh&3uy_qN  
4C61GB?Vy  
~obqG!2m  
|y!=J$$_H  
?mFv0_!O
 
3. 结果：双凸球面透镜 _VRpI)mu  
4ew" %Cs*  
~962i#&4  
 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。 jjw`Dto&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 'g=  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 RI 5yF  
;=eDO(Ij  
[q
)8N  
`.~N4+SP  
&5fJPv &  
4. 参数：优化球面透镜 eTI%^d|  
G'Q-An%z  
AN8`7F1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 B}Z63|/N  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 q<[P6
}.  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 LrM=*Rh,O  
 透镜材料同样为N-BK7。 ]@j*/IP  
"7'J&^|  
{5U{8b]k  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 %GjM(
;Tk  
=9'RM>  
42_`+Vt]d7  
D/Z6C&/I  
5. 结果：优化的球面透镜 h)ECf?r<  
fi-WZ  
@r/#-?W  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 A!s`[2 Z  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 q0i(
i.h  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Vwg
|K|  
l2zFKCGF(  
q>_/u"  
rdl;M>0@  
6. 参数：非球面透镜 V)Z}En["1  
2h|MXI\g  
 8n#HFJ~  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Bn=by{i  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 jSD#X3qp  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 nrL9 E'F'  
ZXqSH${Tp  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 tvkb~  
cv-PRH#  
Y}t \4 di  
\f]k 
CB  
x5,++7Tz  
7. 结果：非球面透镜 W]"zctE  
oX#Q<2z*  
3 R=,1<  
 生成期望的高帽光束形状。 &oP+$;Y  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 nOt&pq7  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 oRm L {UDZ  
R@58*c:U(  
7L`A{L  
$:=A'd2  
0[RL>;
D:  
8. 总结 4,bv)Im+ `  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 54gBJEhg  
[>+4^&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 hv`~?n)D66  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !POl;%\  
*?5*m+  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 qW$<U3u}  
}6p@lla,%]  
扩展阅读 F|d\k Q
 
i2@VB6]?  
扩展阅读 #+:9T/*>0  
 开始视频 h%o%fH&F!  
-     光路图介绍 l Q'I  
 该应用示例相关文件： m;H.#^b*  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 :=}US}H$  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 \a5U8shc  
#^`4DhQ/ 1  
o9|nJ;  
QQ：2987619807 J ][T"K