[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) Kq*D_Rh2  
应用示例简述 %wYGI  
1. 系统细节 f(o1J|U{  
 光源 I2$.o0=3Y  
— 高斯激光束 ))qOsphN  
 组件 ]"Qm25`Qz  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ,?Bo x  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 e(NpX_8  
 探测器 ^l(Kj3gM  
— 视觉感知的仿真 !}gC0
dJ  
— 高帽，转换效率，信噪比 -%*w&',G  
 建模/设计 w9J^s<e  
— 场追迹： -8]M ,,?  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 `f9I#B  
_m+64qG_8'  
2. 系统说明 G/*0*&fW  
)Bq~1M 2  
IC6}s  
`2M`;$~ 5  
3. 建模&设计结果 uNV\_'9>Y  
_k,/t
10  
不同真实傅里叶透镜的结果： 3 oG5E"G  
O#e'.n!rI  
k>8,/ AZd  
g`}+K U  
4. 总结 G:]w UC\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ) DzbJ}  
R0n#FL^E  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 BihXYux*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HW)4#nLhh  
%b H1We  
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。 [a&|c%h  
yX:*TK4  
应用示例详细内容 Fnnk}I}  
pL{h1^O}  
系统参数 ]&')#YO  
eN/o}<(e  
1. 该应用实例的内容 ="$9 <wt  
c teUKK.|)  
1Fado$# 7  
d
JZMzn  
K&t+3O  
2. 仿真任务 iY /N%T;  
MVGznf?  
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。 VFZ_Vw  
Qz+hS\yx  
3. 参数：准直输入光源 F9sVMV
 
#)aUKFX  
4v"9I(  
[dK
5kO  
4. 参数：SLM透射函数 <_S>-;by  
*LTFDC  
-/>SdR$D7  
5. 由理想系统到实际系统 bIR AwktD  
]*8K4n G  
Z\{"/( Hi  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 r>=)Y32Q  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ~Bll\3-=  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 +Mb;;hb  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 E1U~ew  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 : GZx-   
t,mD{ENm&  
H1]An'qz,  
|fx*F}1  
K5O#BBX=  
应用示例详细内容 ZSKSMI%D  
#
S57SD  
仿真&结果 >a@c5  
LV4]YC  
1. VirtualLab中SLM的仿真 eIzT(3(  
2]Nc@wX`p  
 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)。 XwKB+Yj0  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 oT5N_\  
 为优化计算加入一个旋转平面 STDT]3.  
B 4pJg  
wHSas[4k  
_S43_hW  
2. 参数：双凸球面透镜 G+^Q _w  
}H!l@  
W}<'Y@[,  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 prf  
 由于对称形状，前后焦距一致。 <P)vx  
 参数是对应波长532nm。 $ e<&7  
 透镜材料N-BK7。 S]kY'(V(*  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。  iw!kV  
/Ulv/Thl  
Ax*=kZmH|  
Ccmo(W+0  
czMThm  
EV}c,*);y  
3. 结果：双凸球面透镜 [89qg+z  
<!ewb=[_$  
P4xQ:$2!
 
 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。 Nf.6:=  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2R:I23[#B  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ZT>?[`Vgc  
v7?sXW  
KkVFY+/)  
=Ri'Prx&  
\ W3\P=  
4. 参数：优化球面透镜 >syQDB  
4l0ON>W(  
Bnju_)U5)  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 L*TPLS[lh  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 f>LwsP  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 %A@Q%l6  
 透镜材料同样为N-BK7。 '
s.%rre%  
iNn]~L1  
1&S34wJF  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <ob+Ano$  
Z83A1`!.|  
$3aq+w:  
)<
w`E{q  
5. 结果：优化的球面透镜 Nqih LUv  
=|lw~CW  
T~shJ0%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 H-&Z+4 +Xs  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 86[/NTD<-  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 *\9JIi 2  
. zM  
fmuAX w>  
5

(@P1Bi  
6. 参数：非球面透镜 ,L iX  
Ep/kb-~-  
9$-V/7@)  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 8*sZ/N.  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 w Phs1rL  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 h?f)Bt}ry  
3B }Oy$p  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ES~ykE  
C
]22 [v4  
 2=X\G~a  
YQU
#aOl  
{1H3VSYq  
7. 结果：非球面透镜 2rS|V|d  
dA;f`Bi;Q  
`^t0379e  
 生成期望的高帽光束形状。 cTy;?
(E  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 |Gc2w]\3  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 -"u9s[L{  
giU6f!%  
"xS?#^a  
Jf<+VJ>t  
Vx1xULdY  
8. 总结 _7?LINF9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 aE0yO#=   
9v_B$F$_T  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 oM`[&m.
,  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 xngK_n  
G.KZZ-=_4  
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。 ISy\g`d`C  
E|!rapa  
扩展阅读 O=wA/T=w?  
VH&6Tm1  
扩展阅读 Vj^<V|=  
 开始视频 9p ;)s  
-     光路图介绍 !C&
!Wj  
 该应用示例相关文件： vAW+ ,Rfj  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 cwK6$Ax  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 B2UQO4[w  
R8 1z|+c|_  
b[<Q_7~2  
QQ：2987619807 :cv_G;?