[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) AA,n.;zy<  
应用示例简述 {*PB+WGe  
1. 系统细节 "Tm`V9  
 光源 ]q@6&]9  
— 高斯激光束 pEE.%U  
 组件 h|1 /Q (  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 5Y97?n+6  
— 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 D@>^_cTO24  
 探测器 dAcy;-[[P  
— 视觉感知的仿真 5eWGX  
— 高帽，转换效率，信噪比 c`&<"Us  
 建模/设计 DrB PC@^  
— 场追迹： WY%'ps_]<  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 cA4xx^~  
(a i&v  
2. 系统说明 M1T)e9k=x  
Hh8)d/D  
r6`v-TY(/  
uN
1O(s  
3. 建模&设计结果 v9OK <  
x-/`c  
不同真实傅里叶透镜的结果： J_A5,K*r|  
0Y9\,y_  
FHS6
Mk26  
0)'^vJe  
4. 总结 /r Hd9^Y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /-l7GswF  
#yv_Eb02  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 IOsitMOX:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =5jX#Dc5.+  
>8nRP%r[5,  
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。 bi bjFg  
t .&YD x  
应用示例详细内容 Q!:J.J  
gI qYIt  
系统参数 nDSmr  
G.,dP+i
 
1. 该应用实例的内容 z5v)~+"1  
io$!z=W  
h$FpH\-  
~g+?]Lk}  
Dxu2rz!li-  
2. 仿真任务 k!K}<sX2  
T,,,+gPx  
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。 "3A.x1uQ  
!K#Q[Ee  
3. 参数：准直输入光源 Ax4nx!W,  
V&E)4KBOs  
0S0 ?\r  
bBBW7',[a  
4. 参数：SLM透射函数 'dp3>4  
Lc!% 3,#.  
vJT %ET  
5. 由理想系统到实际系统 c@%:aiEl  
|~Hlv^6H  
+v3@WdLcD  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 iXt >!f*  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 C&b^TLe  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ~*9 vn Z@  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *4;MO2g  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 E-_FxBw  
-9)<[>:  
4~8++b1/;  
sXdNlR&  
9pD=E>4?#  
应用示例详细内容 =#||&1U$  
<o8j+G)K#  
仿真&结果 c8I : jDk:  
KPIc?|o/6  
1. VirtualLab中SLM的仿真 *P,dR]-m  
lL.3$Rp;  
 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)。 sBGYgBu!a  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 TQyi-Dc  
 为优化计算加入一个旋转平面 GE]cH6E
 
Sdl1k+u  
SnsOuC5Ah  
m?I$XAE  
2. 参数：双凸球面透镜 OTs vox|(  
rcUXYJCh-  
1Uzsw  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 QZ!;` ?(  
 由于对称形状，前后焦距一致。 d?G~k[C!a  
 参数是对应波长532nm。 
4<b=;8  
 透镜材料N-BK7。 .:?X<=!S&t  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 1oq5|2p  
:r%Hsur(  
q 65mR!)  
VPG+]>*  
}}Gz3>?24=  
+L(0R&C  
3. 结果：双凸球面透镜 "J|_1!9  
i7g+8zd8d  
kigq(a  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 XRi/O)98o  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 T~B'- >O  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 >05_#{up  
u2=gG.  
 X$:r  
?'F>DN  
,VK! 3$;|  
4. 参数：优化球面透镜 6- H81y3  
e_3KNQ`kA  
uYW9kw>$  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _2*Ryz  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 # 3{g6[Y  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ^<L;"jl%  
 透镜材料同样为N-BK7。 O&=40"Dr  
\@]/ks=K  
-]=-IiC#  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 +QS7F`O  
n7UZ&ab  
)3O0:]<H  
ni @Mqb  
5. 结果：优化的球面透镜 iy&*5U  
4fe$0mye  
JDO5eEwj  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 8 j
om)a  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 {4\hxyw  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Bsm>^zZ`YU  
&
&C]i~  
D}Jhg`9  
Pw4j?pv2  
6. 参数：非球面透镜 [oOA@  
~<0!sE&y  
r.e,!Bs
 
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 o6e6Jw  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 {Kp<T  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 9g" 1WZ!  
ailj
e
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 l6.#s3I['  
b@J&jE~d  
WWF#&)ti  
W-Cf#o  
g;(r@>U.r  
7. 结果：非球面透镜 "AjtNL5  
x>Ah4ad  
sV7dgvVd  
 生成期望的高帽光束形状。 t/cjz/]  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 :)nn/[>fC  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 1Oo^  
n5_r 3{  
_C?<re3*  
maLJ M\C  
/2oTqEqaV  
8. 总结 xmtbSRgK9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5|1&s3/f  
=y7]9SOq  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >p!d(J?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =S@$"_&  

Pi6C1uY6  
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。 w_^&X;0^  
@.kv",[{[  
扩展阅读 :^kP?  
C5Q|3d  
扩展阅读 l3}n.ODA  
 开始视频 QN-n9f8  
-     光路图介绍 `.%;|"xR  
 该应用示例相关文件： I(Nsm3L  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 U=XaI%ZM)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 UVu"meZX  
oAWk<B(@  
W _b$E =  
QQ：2987619807 YH<F~F _