[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) k_?xiOSh  
应用示例简述 h^h,4H\r  
1. 系统细节 sJo]$/?F  
 光源 4^vEMq8lB  
— 高斯激光束 <;<_f U  
 组件 }UNRe]ft$  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )X2=x^u*U  
— 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 ~Fp,nE-B  
 探测器 >F+Mu-^  
— 视觉感知的仿真 Sd/?xyF1(  
— 高帽，转换效率，信噪比 gBfYm  
 建模/设计 9,wd,,ta  
— 场追迹： X-&t!0O4}`  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ZRN*.  
!N:!x[5  
2. 系统说明 '0)a|1,  
{E`[`Kf  
U/'"w v1y  
GADbXp3  
3. 建模&设计结果 )\#w=P  
+M-x*;.  
不同真实傅里叶透镜的结果： pwAawm  
Q-o}Xnj*!L  
; mnV)8:F  
'X&sH/>r  
4. 总结 lj0"2@z3"E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 rUvjc4O}  
dx}) 1%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !wy 
Qk  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >MD['=J[d  
rmXxid  
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。 )jkX&7x  
1Q1NircJ  
应用示例详细内容 dU%Q=r
8R  
IGz92&y  
系统参数 6vp\~J  
^_W+
 
1. 该应用实例的内容
Ks 8  
:L gFd  
fa7Z=:aG  
[@d$XC]Qz  
a9S0glbwf  
2. 仿真任务 Pf&\2_H3s9  
|"h# Q[3  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 ;Q"xXT`;:  
Sc03vfmo"N  
3. 参数：准直输入光源 8|kr|l  
d,kh6'g2@  
W" >[sn|  
BoQLjS{kN  
4. 参数：SLM透射函数 GPBp.$q+B  
+-tvNX%IJ  
OUCLtn\  
5. 由理想系统到实际系统 _GEt:=DAP#  
K=,nX7Z5  
sXHrCU  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 |iN!V3#S  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 i#Tm] ++  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 cQ(zBf  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ?+#|h;M8  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 qxS=8#-`(  
ct,B0(]  
9))E\U
 
Bk,:a,
 
iSDE6  
应用示例详细内容 $="t7C9S  
B-Bgk  
仿真&结果 +M4X r*  
WAr;g?Q8  
1. VirtualLab中SLM的仿真 
#OlU
|I  
n0|oV
(0FE  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 h| q!Qsnj'  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 6*yt^[W  
 为优化计算加入一个旋转平面 GIXxOea1  
O?`=<W/R  
Uedzt  
c@H_f  
2. 参数：双凸球面透镜 pxm{?eBz  
[:M:6JJ  
* V;L|c  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 X!=E1TL  
 由于对称形状，前后焦距一致。 "rhU2jT=c  
 参数是对应波长532nm。 b(^gv  
 透镜材料N-BK7。 <1")JDW  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 0\fV'JDOR  
kU uDA><1  
/S4$qr cM  
@9-/p^n1  
`qP <S  
L~x PIu  
3. 结果：双凸球面透镜 c6 O1Z\M@\  
IE/F =Wr  
SvR:tyF  
 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。 *Uq1q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 M#<U=Ha  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 uu08q<B5b)  
b*C\0D  
k^A17Nf`2  
S b0p?  
"J51\8G@@  
4. 参数：优化球面透镜 }M3f ?Jv  
oWCy%76@  
luA k$Es  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Gyo[C98  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Af*e:}}  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 &)(>e}es  
 透镜材料同样为N-BK7。 cJb.@8^J  
?&qa3y)wX:  
Y&vn`#   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 U5rcI6  
UNx|+  
-)
cau-(X  
FE}!I  
5. 结果：优化的球面透镜 7d9kr?3(U  
lrn3yDkR?  
%BdQ.\4DS  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 px|y_.DB2x  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 q> ;u'3}  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 n-HQk7=mQ  
E
cS+/  
j$2rU'  
<n8K"(sy}  
6. 参数：非球面透镜 >[,ywRJ#_}  
%[1\d)  
XUI9)Ne  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 N)F&c!anh  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 pKSn 3-A  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;3 N0)  
4r'QP .h  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f9+J}  
i=m5M
]Ef  
HC%tJ:G  
bfjC:"!H  
v|\<N!g  
7. 结果：非球面透镜 wR7Ja cKv  
[w0@7p"7
 
 O=,[u?  
 生成期望的高帽光束形状。 &sFEe<  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 'hEvW  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 nRP|Qt7>  
S5Hb9m&&  
pQQN8Y~^Y  
)K=%s%3h<  
bc+~g>o  
8. 总结 dC&OjBQ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .G ^-.p  
^Y;}GeA
,  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 kIC$ai6.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 LB(I^  
J^!2F}:  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ,M4G_U[  
> whcZ.8  
扩展阅读  U(d K  
n!Dr:$  
扩展阅读 {D6p?TL+  
 开始视频 I_/E0qSJI  
-     光路图介绍 fwkklg^  
 该应用示例相关文件： Aof)WKo  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 {7'Evfn)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @3^D[  
QLs9W&PG  
bv&#ay7  
QQ：2987619807 9\QeH'A