[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) Y;} 2'"  
应用示例简述 !Cw!+fZ\l  
1. 系统细节 P*YK9Hl<  
 光源 nTs/Q V  
— 高斯激光束 2
JVxzj<~`  
 组件 ryg4hHspl  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~b Rd)1  
— 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 V5AW&kfd  
 探测器 [Eu];  
— 视觉感知的仿真 &1_U1  
— 高帽，转换效率，信噪比 nd:E9:  
 建模/设计 MAnp{  
— 场追迹： J
*j5#V];  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ,)zt AFn
=  
D{cZxI  
2. 系统说明 JS!*2*Wr  
\5~;MI.Sq  
t,h{+lYU  
e0 u,zg+m  
3. 建模&设计结果 qaG#;  
\0ov[T N.>  
不同真实傅里叶透镜的结果： vZu~LW@1  
UQI f}iR  
.wy$
-sG81  
OP%?dh]  
4. 总结 ',{7%G9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 y\'P3ihK  
R^%e1K
O]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _6MdF<Xb/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SdJ/4&{ !  
6;+jIkkD)  
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!O;>D  

%WGuy@tL  
应用示例详细内容 W%o|0j\1GU  
q+ pOrGh  
系统参数 so+4B1$)q  
4Po)xo  
1. 该应用实例的内容 ;:mu}  
l?8)6z#Zl  
|cDszoT /  
2r&R"B1`(  
<&<,l58[c  
2. 仿真任务 Y]N,.pv=  
?D|\]0eN  
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。 ]|U-y645  
y&oNv xG-  
3. 参数：准直输入光源 F[Q!d6  
>MG(qi  
XIAeCU  
v,OpTu
:1  
4. 参数：SLM透射函数 iiG f'@/  

,=BLnsg  
bMKL1+y(  
5. 由理想系统到实际系统 !bU\zH  
W^\d^)  
nfdq y)  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Ai"-w"  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Jblj^n?Bm  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 h}L}[   
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @5VV|Wt=  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 7N=-Y>$X  
 Paj vb-f  
-$2kO`|p  
cz/Q/%j$/  
T vtm`Yk\  
应用示例详细内容 ycAKK?O*  
O+~ 7l?o  
仿真&结果 Dyg?F )6  

#VV
r"*7$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 o)Z=m:t,lK  
Ysi g T  
 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)。 7KjUW\mN2Z  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0?0Jz  
 为优化计算加入一个旋转平面 beXNrf=bG  
+q<B.XxkA  
?rYT4vi  
1.U`D\7mb  
2. 参数：双凸球面透镜 fJAnKUF)  
uz30_aH  
M@Q3M(z  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 As&vFt P  
 由于对称形状，前后焦距一致。 #z'uRHx%=0  
 参数是对应波长532nm。 u3 0s_\  
 透镜材料N-BK7。 ~b~2 >c9  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 mLk(y*  
{eS|j=  
lB91An  
`D$JvN  

#/2$+x  
Dnf*7)X  
3. 结果：双凸球面透镜 6uPcXd:8ZR  
eY
X5(`c[  
*f%>YxF  
 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。 x#.C4O09  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 !p/%lU65  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 nC1zzFFJ  
<^?1uzxH8A  
\!]hU%Un  
7nq3S  
Iq7}   
4. 参数：优化球面透镜 M=qb^~ l
 
}Z-Z|G)#  
wIB`%V  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 7CXW#H  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 d?AlI  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 \%Ves@hG>  
 透镜材料同样为N-BK7。 39wa|:I  
` |IUGz  
%WTEv?I{Ga  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ian[LbCWB  
g-c ;}qz  
lKWPTCU  
".^VI2T  
5. 结果：优化的球面透镜 YOr:sb  
7/7Z`  
NA3\  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 k3?rp`V1  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 P 3MhU;  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 !-`Cp3gqHr  
zZcnijWb  
tE6!+c<7  
E%oY7.~-  
6. 参数：非球面透镜 O$/o'"@ /  
H{J'# 9H  
tCxF~L@  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 HK\~Qnq  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~qe%Yq  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 F  
H]4Hj  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 sGh(#A0Pt  
3rLTF\  
['8!qr  
su*Pk|6%  
~{sG| ;/!*  
7. 结果：非球面透镜 z[`@}}Q  
.ERO|$fv  
.EM`.  
 生成期望的高帽光束形状。 2'=T[<nNB  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ;7N{^"r  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 `u>4\sv  
241*
!  
aQ:5d3m0  
L "sO+4w  
|rmg#;/D  
8. 总结 87hq{tTs]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \&U>LwZd?  
{s.=)0V  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 LL:_L<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2-Y<4'>  
]_N|L|]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。 I? ,>DHUX  
)GHq/:1W  
扩展阅读 U&O: _>~  
L3CP`cx  
扩展阅读 &b:1I7Cp*  
 开始视频 8OgLn?"P  
-     光路图介绍 '],J$ge  
 该应用示例相关文件： >2~=)L  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ]+X@ 7  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 0_88V  
Gz.|]:1  
4?B\O`sy.  
QQ：2987619807 |\pbir