[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) >ywl()4O  
应用示例简述 )I%M]K]F  
1. 系统细节 (JbRhcg  
 光源 {!I`EN]  
— 高斯激光束 $bE"3/uf  
 组件 `wi+/^);  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 GgpE"M?  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 b
8@}Jv  
 探测器 qz`-?,pF  
— 视觉感知的仿真 ToHx!,tDS  
— 高帽，转换效率，信噪比 zZ[kU1Fyv  
 建模/设计 D[>:az`  
— 场追迹： %DttkrhL  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。  L` [iI  
3~sV-  
2. 系统说明 ) gl{ x  
RPX.?;":  
R~=c1bpdq  
Mc?_2<u-  
3. 建模&设计结果 _N5pxe`  
dw6ysOR@  
不同真实傅里叶透镜的结果： )a^&7  
/ B!j`UK  
R&!;(k0  
M&iXdw&  
4. 总结 YMo8C(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %R5-6  
T$kuv`?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^qL<=UC.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 BD"Dzq  
2z;nPup,  
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。 D&fOZVuqZ  
OIFjc0  
应用示例详细内容 xjp0w7L)J  
"C}<umJ'
 
系统参数 3XY"s"
  
1!zd#TX  
1. 该应用实例的内容 6EY\  
m2m ;|rr  
Wt%Wpb8
  
:H>I`)bw  
vAP1PQX;  
2. 仿真任务 V
1,p<>9  
iklZ[G%A0  
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。 hcW>R  
e>_a (  
3. 参数：准直输入光源 _ow7E\70  
zn/>t-Bc  
/QB;0PrE  
-V2f.QE%  
4. 参数：SLM透射函数 #)L}{mHLM-  

|a)zuC  
P*[wB_^&UP  
5. 由理想系统到实际系统 44 8%yP  
~|<'@B!6  
0OlT^  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 P\@kqf~pC  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 zv"NbN  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {.U:Ce  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 UOj*Gt
&  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 aQHR=.S]X  
k v_t6(qd  
h143HXBi1+  
N*[b26  
x;SY80D  
应用示例详细内容 AP`1hz4].-  
oumbJ7X=L  
仿真&结果 cD9U^SOS  
2WLLI8  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ` ,
SNqi  
yFd.tQs  
 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)。 @8w[Zo~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 tYgHJ~1L*  
 为优化计算加入一个旋转平面 =i}lh}(  
Z0M,YSnz  
P B-x_D  
CL`+\
.  
2. 参数：双凸球面透镜 v2r|)c,h
 
48S NI  
o[RwK  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 s;l"'6:_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 FzSL[S4i  
 参数是对应波长532nm。 LB({,0mcX  
 透镜材料N-BK7。 0s Jp,4Vv  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 p,f$9t4  
d"E3ypPK  
7}MnvWP  
XgXXBKf$  
X. Ur`X  
@@-TW`G7  
3. 结果：双凸球面透镜 @*|UyK.   
.nNZdta&=  
IMM+g]#e  
 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。 ,cS_687o  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Xf"< >M  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 j(k%w  
/kw;q{>?o  
2yFT` 5+H4  
G=gU|& (  
uzmYkBv  
4. 参数：优化球面透镜 8mLW^R:`  
@vib54G  
D vU1+y  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 FG!hb?_1  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 N5`z S79W  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 2"shB(:z>  
 透镜材料同样为N-BK7。 &tf(vU;,'  
/s+I
stW  
g]N'6La  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2
A";oE  
KXl!VD,#`=  
{_Ll'S  
f[R~oc5P0  
5. 结果：优化的球面透镜 ,~1sZ`C  
oP4+:r)LKD  
4W49*Je  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 f9},d1k  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 \RPwSx  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ^Z\"d#A  
34"PtWbV>  
."O%pL]!/b  
!J!&JQ|  
6. 参数：非球面透镜 %\|{_]h}y  
.m\0<8C
 

KZ
#\ >  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 =O8>[u;  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ya!%o> J%t  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 9iM%kY#)W  
WcM\4q@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ZvT>A#R;l~  
:
/Es%z D  
v@M^ukk'}  
VlL%dN; 0  
n|rKo<Y0  
7. 结果：非球面透镜 u,d5/`E  
|</)6r  
dT?3Q;>B?  
 生成期望的高帽光束形状。 PXJ7Ek*/  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 pWv1XTs@t:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 %.$7-+:7A  

R1w5,Zt  
jf)l; \u  
SA=>9L,2  
8 Zp^/43  
8. 总结 ~Fwbi  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 esx/{j;<u  
3/ }  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Kr|.I2?"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,5ZQPICF  
0jjtx'F  
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。 bJD$!*r\%!  
 |Nj6RB7  
扩展阅读 Za3}:7`Gu  
k1zK3I&c_  
扩展阅读 2=0HQXXrq  
 开始视频 ~g
Mt U  
-     光路图介绍 v0E6i!D/  
 该应用示例相关文件： DC-d@N+  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 qnj'*]ysBC  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 {Y Y,{H  
$YcB=l  
+0UBP7kn  
QQ：2987619807 xb9+-{<J