[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) +~$ ]}%  
应用示例简述 YK'<NE3 4  
1. 系统细节 Wqw1J=]  
 光源 BX7kO0j  
— 高斯激光束 013x8!i  
 组件 E{`fF8]K  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 f}P3O3Yv&  
— 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 vpr.Hn  
 探测器 +I|vzz`ZVr  
— 视觉感知的仿真 O<?R)NH-P  
— 高帽，转换效率，信噪比 R&k<AZ  
 建模/设计 Ow,w$0(D  
— 场追迹： &j"?\f?  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 YjKxb9  
",; H`V  
2. 系统说明 +a+Om73B2  
dR,fXQm  
$%#!bV  
fIU#M]Xx  
3. 建模&设计结果 aX'*pK/-  
uy$e?{Jf  
不同真实傅里叶透镜的结果： JK5gQ3C[  
mz0X3  
hHnYtq  
$'M!HJxb  
4. 总结 5U$0F$BBp  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 U'bEL^Jf  
HIZe0%WPw  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 igPX#$0XU  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @*((
1(q  
'5$b-x6F  
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。 )jP1or  
W/h[A3 `3N  
应用示例详细内容 ^<2p~h0 \  
'~=SzO  
系统参数 &V/MmmT  
1mG-}  
1. 该应用实例的内容 -uf|w?  
2\{zmc}G-0  
ZUd
-<y  
zK@@p+n_#.  
AoxA+.O  
2. 仿真任务 `[ir}+S  
VMWf>ZU  
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%=tik2|7  
q(84+{>B  
3. 参数：准直输入光源 t b}V5VH  
"4{r6[dn  
f.)O2=  
<RL]  
4. 参数：SLM透射函数 Q*Pq{]0K  
]c'A%:f<  
3[*}4}k9  
5. 由理想系统到实际系统 /j.9$H'y  
7qS)c}Q\  
PEZ!n.'S  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 w\O;!1iU  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Cw&KVw*  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Cp0=k  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 )Pv%#P-<  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 IH+|}z4N?>  
Y.p;1"  
$IpccZpA  
Zj'9rXhrM1  
sFRQe]zCcP  
应用示例详细内容 yJIscwF  
#%O0[kd  
仿真&结果 cw <l{A  
jmG~UnM  
1. VirtualLab中SLM的仿真 LrpM\}t  
TB31- ()  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 #Gi$DMW  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 do'GlU oMC  
 为优化计算加入一个旋转平面 $[ *w"iQ  
7b+6%fV  
A@#E@;lm  
pd$[8Rmj_  
2. 参数：双凸球面透镜 5)X=*I  
2GG2jky{/  
S3J^,*'  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~a2}(]  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ftSW (og  
 参数是对应波长532nm。 #GFr`o0$^  
 透镜材料N-BK7。 E!F^H^~$8  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 #KvlYZ+1  
(/$^uWj  
{oL>1h,%3?  
\Vk:93OH21  
7zj{wp!  
s5.CFA  
3. 结果：双凸球面透镜 #w=~lq)9  
yB!dp;gM{  
^<6[.)  
 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。 m]&SNz=  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 3XNCAb2  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 N2o7%gJw  
C,eu9wOT  
dc'Y`e  
qxc[M8s  
# f\rt   
4. 参数：优化球面透镜 lEBLZ}}\  
N$tGQ@  
G#$-1"!`  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 J .<F"r>  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ~.|_RdN  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 vih9KBT  
 透镜材料同样为N-BK7。 4^d?D!j  
y1#1Ne_  
B<C&xDRZ0  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 VxBo1\'  
!5N.B|Nt  
)U#K  
Uw:"n]G]D?  
5. 结果：优化的球面透镜 7|H$ /]  
{4PwLCy  
Pzem{y7Ir  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ;FEqe49  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2&5K.Ui%  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 [N'h%1]\  
O".=r}  
A=>u 1h69  
H;"4C
8K7  
6. 参数：非球面透镜 OZ&o:/*HM  
v` r:=K  
w2'5#`m  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 #LNED)Vg  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 yDh6KUK  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 D43z9z-:L  
 AOx[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v-Sd*(6  
8b=_Y;  
TsZ@  
Q59W#e)  
LIrb6g&xj_  
7. 结果：非球面透镜 ;n},"&  
W{aY}
`  
#A.@i+Zv  
 生成期望的高帽光束形状。 % u6Sr5A[s  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 `y0FY&y=  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 048kPXm`  
#LCb  
)`}:8y?  
:Tq~8!s  
!!ya  
8. 总结 rM"l@3hP  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 h`wD  
tnIX:6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "7`<~>9t.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 QSj]ZA  
ItCv.yv35  
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。 92-I~ !d  
O H7FkR  
扩展阅读 g `4<9RMun  
QCJM&  
扩展阅读 )}ROLe  
 开始视频 YbLW/E\T  
-     光路图介绍 _XT pU  
 该应用示例相关文件： Wez5N  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *|l/6!WM  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 LHmZxi?  
{:W$LWET  
SY8C4vb'h  
QQ：2987619807 'm9` 12H