[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) #"aL M6Cfs  
应用示例简述 *p7_rY  
1. 系统细节 J1{ucFa  
 光源 JM Ikr9/$  
— 高斯激光束 x>~.cey  
 组件 A0 1D-)  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 (Y$48@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 dLy-J1h\  
 探测器 2q*aq%  
— 视觉感知的仿真 z7um
9g  
— 高帽，转换效率，信噪比 DU1
\K  
 建模/设计 \t@4)+s/)  
— 场追迹： hZNAI  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 lF
.yQ  
:_"%o=  
2. 系统说明 'K|tgsvgme  
N3rQ]HZiP  
]<?7CpP  
5WG:m'$$  
3. 建模&设计结果 TkSeDP  
JLH,:2  
不同真实傅里叶透镜的结果： A J"/T+g_  
&u7oa  
dt|f4XWF  
>@c~M  
4. 总结 3WQ"3^G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %e'Z.vm  
3Y+ bIz!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2OQDG7#Kc  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Y]>Qu f.!  
zaoC  
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。 yCG<qQz  
;IYH5sG{  
应用示例详细内容 hpOUz%  
hCKx%&[^7  
系统参数 hX
x
.  
' 5%`[&  
1. 该应用实例的内容 {f<\`  
Ps_q\R  
h1 (MvEt  
OlF5~VAbfb  
C^hCT  
2. 仿真任务 -S,xR5  
WbP*kV{  
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。 s55t>t,g6  
'{(/C?T  
3. 参数：准直输入光源 bxA1fA;  
,Y3wXmG  
pRLs*/Bw  
n%YG)5;  
4. 参数：SLM透射函数 hpV
u   
^#A[cY2eM  
.A2u7*h&  
5. 由理想系统到实际系统 J\V.J/  
9M$N>[og  
t[-0/-4  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,@'M'S  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 p>@S61 & [  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 b-XC\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 !(wH}ti  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 P.;S6i n  
t|Ipxk.)  
@}e'(ju%R  
426)H_wx  
Q:x:k+O-  
应用示例详细内容 |=frsf~?  
`>q|_w\e  
仿真&结果 ($oO, c'z  
VhAZncw  
1. VirtualLab中SLM的仿真 {xC C
UU  
WLAJqmC]  
 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)。 lK? Z38  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /Jc?;@{  
 为优化计算加入一个旋转平面 LxGE<xj|V%  
E00zf3Jgv'  
y%H;o?<WX  
K+` Vn  
2. 参数：双凸球面透镜 jj)9jUz  
:`Kr|3bQ  
%}=$HwN)  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Hr$oT=x[  
 由于对称形状，前后焦距一致。 jz[|rwAp  
 参数是对应波长532nm。 9rb/hkX&  
 透镜材料N-BK7。 $l&&y?()  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /p [l(H  
?CS jn  
4M8AYh2)  
r<oI4px  
gkpNT)  
1>*]jj}  
3. 结果：双凸球面透镜 {zGIQG9  
vtFA#})~  
g)'tr '  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 yvxC/Jo4  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 3D~Fu8Hg1  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 =&fBmV  
F.=uJdl.!  
W4CI=94  
O#7ldF(  
[&*$!M  
4. 参数：优化球面透镜 #{0DpSzE5  
(Df<QC`0v  
04;y%~,}U/  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 $EJ*x$  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 !9"R4~4  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 FGx_qBG4|  
 透镜材料同样为N-BK7。 YeJ95\jf  
x#0C+cU  
>*}qGk  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y`Pp"!P"O  
GxZQ{ \  
W7A'5  
(r[<g*+3  
5. 结果：优化的球面透镜 >`NY[Mn  
)O- x1U  
-R'p^cMA  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 p2~Q  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -e(2?Xq9  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 CHpDzG>]4  
,:\2Lf  
&up/`8  
R~*Y@_oD  
6. 参数：非球面透镜 UxicqkX  
0]oQ08  
:=L[kzX  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 HHnabSn}{q  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,.`^Wx6F  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 0v7;ZxD  
IVNNiNN*5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &<Gq-IN  
h/TPd]  
^}1RDdQ"U  
g41Lh3dj  
1yB;"q&Xd  
7. 结果：非球面透镜 "(efd~.]  
NuO
>zAu  
')1sw%[2  
 生成期望的高帽光束形状。 )vU{JY;  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 pO+1?c43
 
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 3Xh&l[.  
f[}SS]d:E  
pV("NJj!  
6$6NVq  
aq5<Ks`r  
8. 总结 #8z\i2I  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 wO!hVm,Ta  
&yA<R::o  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 oM7^h3R  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }"&(sYQ*`  
|%V.Lae  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 _5m }g!  
xY'g7<})$  
扩展阅读 GC\/B0!  
2@&|hd=-  
扩展阅读 H0(zE*c~  
 开始视频 \QM
Ska>  
-     光路图介绍 0&nF Vsz  
 该应用示例相关文件： :9h8q"T  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 -mkync3  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 1I+5  
9bNIaC*M  
ibuI/VDF  
QQ：2987619807 OXacI~C