[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) *oKc4S+  
应用示例简述 ,*wa#[  
1. 系统细节 gW$X8ECX  
 光源 o.*8$$  
— 高斯激光束 }&bO;o&>  
 组件 josc  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 @y2{LUJe  
— 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 <`+U B<K  
 探测器 7GB>m}7  
— 视觉感知的仿真 U#G0  
— 高帽，转换效率，信噪比 Zu,rf9LMj  
 建模/设计 LlrUJ-uC7  
— 场追迹： :Fm;0R@/k  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {OXKXRCa  
9l+'V0?`  
2. 系统说明 QcU&G*   
PsjSL8]  
4w<U%57  
{D={>0  
3. 建模&设计结果 DW\';"  
Y1h8O%?  
不同真实傅里叶透镜的结果： pIXbr($  
[]}E- V  
5RrzRAxq  
 <]2X~+v  
4. 总结 W]}y:_t4
 
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 kn:X^mDXC/  
N\1 EWi  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (
 d#E16y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 AvfSR p  
Po~{Mpe  
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。 [AstD9  
2f2Vy:&O_  
应用示例详细内容 *UJ.cQ}  
s{#rCc)  
系统参数
airg[dK  
3x@t7B  
1. 该应用实例的内容 qRlS^=#  
ue"?n2  
C2OBgM+  
]q~_  
5?9K%x'b  
2. 仿真任务 dT?/9JIv  
#;4<dDVy  
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。 OHTJQ5%zL  
OE[|1?3  
3. 参数：准直输入光源 >1q W*  
Tk\?$n  
kG 7]<^Os3  
VJviX[V?4  
4. 参数：SLM透射函数 m?G@#[ l  
P_6JweN  
*i3\`;^=  
5. 由理想系统到实际系统 oMey^]!  
;:nx6wi  
c~ x  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 moz*=a  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 {HoeK>rd  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ~
nLE?>x|Z  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 jMFLd  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 noI>Fw<V  
gkkT<hEV=  
W@S>#3,  
SWwL.-+E]  
]c/k%]o~  
应用示例详细内容 5jMI33D  
+8p4\l$<`  
仿真&结果 m^?a/  
T'C^,,if  
1. VirtualLab中SLM的仿真 tE=;V) %we  
e"g=A=S  
 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)。 PqUjBP\  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 %BBM%Lj  
 为优化计算加入一个旋转平面 aUZh_<@  
=emcs%  
K9G1>*  

^W8kt  
2. 参数：双凸球面透镜 KAkD" (!  
g+v
.rmX  
{"e)Jj_=  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %)o'9  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Yf&P|I
iw  
 参数是对应波长532nm。 gdr"34%vbM  
 透镜材料N-BK7。 $f>h_8cla  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 L[s7q0 F`l  
9szUN;:ZZ  
;zF3e&e(  
o*5iHa(Qm  
E!Ljq3iT`  
A  [c1E[  
3. 结果：双凸球面透镜 p<[gzmU9\b  
z.vERP56  
T5<851rH  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 (D5sJ$&E@\  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 AT{rg/oSf  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 oeKVcVP|'&  
]0dj##5tJ  
c
;6[lv  
#S4lRVt5  
e #!YdXSx  
4. 参数：优化球面透镜 E&z`BPd  
#OMFv.  
a*kvU"]  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 NoAgZ{))  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 w ag^Sk  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 v}`{OE:-J  
 透镜材料同样为N-BK7。 _-+xzdGvX  
nY)H-u^  
d}:eLC  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ea,L04K  
mxPzB#t4  
]Y.GU7`  
z?3t^UPW  
5. 结果：优化的球面透镜 9\ul
S2d  
;}>g/lw  
*DUP$@}k  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 gVscdg5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 !E@4^A80\W  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 I%<LLkQ  
, RKl  
a #`Y(R'  
;Pw\p^wz  
6. 参数：非球面透镜 CM`B0[B  
xQ0.2[*5  
&l8eljg  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 C{<H)?]*BF  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 $*')Sma  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 +Y! P VMF  
^h?]$P  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 JYw_Z*L=m  
ascY E  
eHl)/='  
)45#lE3TH  
xO_u  
7. 结果：非球面透镜 1DRih>+#  
e0:[,aF`  
J\l'nqS"  
 生成期望的高帽光束形状。 5Y4#aq   
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 F%ffnEJg  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ]8+ D  
UP .4#1I  
V'^E'[Dd{  
Liv.i;-qE  
5<$8.a#  
8. 总结 w!|jL $5L  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ia#8 ^z  
e.VQ!)>  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 zL!}YR@&u"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IgyoBfj\d  
<Toy8-kj  
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。 xOt {Vsv  
&WKAg:^k)  
扩展阅读 A4{p(MS5  
OPuty/^!Gw  
扩展阅读 wx*03(|j;  
 开始视频 34F;mr"yp  
-     光路图介绍 O|AY2QH\  
 该应用示例相关文件： JUCp#[q  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ],-(YPiAD  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Am@:<J  
)]tf|Mbu  
A}4 ",  
QQ：2987619807 4DgH/Yo