[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) e-cb?.WU?  
应用示例简述 ~fp+@j-A  
1. 系统细节 .r|vz6tU?  
 光源 D Ok^ON  
— 高斯激光束 =Xjuz:9D~  
 组件 i>Bi&azx  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 /e sk  
— 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 J8v:a`bX&  
 探测器 ,okJ eZ  
— 视觉感知的仿真 ZU.)K
>'  
— 高帽，转换效率，信噪比 9T,QWk  
 建模/设计 TJ[jZuT:  
— 场追迹： Mto~ /  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 E9d i  
CotMV^   
2. 系统说明 a^T4\  
i5<Va@ru!s  
T:S
{3  
sR>;h /  
3. 建模&设计结果  .02(O  
g} ~<!VpX  
不同真实傅里叶透镜的结果： dezL{:Ya  
(bFWT_CChz  
,c7u  
y]pN=<*h5  
4. 总结 KaQq[a  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 yFU2'pB  
qv*uM0G6i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 A[ECa{v  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0"<;You  
%M)oHX1p  
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。 W3V{Xk|  
uCP6;~Ns  
应用示例详细内容 "p~]m~g  
Fma`Cm.  
系统参数 KpbZnW}g  
&8_f'+i0  
1. 该应用实例的内容 \eMYw7y5M  
.xz,pn}  
(-'0g@0UA  
-m'3L7:  
E#{WU}  
2. 仿真任务 rxgVT4  
>uchF8)e|  
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。 Xk&F4BJQk<  
:&1=8^BY  
3. 参数：准直输入光源 p[
@oF5M  
+ptF-  
lGnql1(  
Q 9gFTLQ  
4. 参数：SLM透射函数 yrE,,N%I  
 ny  
V:F+HM
Bk  
5. 由理想系统到实际系统 tgvpf/cQ  
S1az3VJI\  
o3i,B),K  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 L VU)W^  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 -l40)^ E}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 /_:T\`5uO  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 FU(}=5n  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4l%?mvA^m  
tJh3$K\  
;vI*ThzdD  
YM`:L  
ph8Jn
+|E  
应用示例详细内容 hP4)8>  
(ifqwl62  
仿真&结果 TJyH/C  
ET,0ux9F  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ! =\DC,-CB  
;o_V!<$  
 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)。 \`P2Yq  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 <*A|pns  
 为优化计算加入一个旋转平面 W?"2;](  
#7-kL7 MK]  
_UH/}!nqB  
~}7$uW0ol  
2. 参数：双凸球面透镜 '&.)T2Kw  
Qc&-\kQ:$u  
+gbX}jF0%  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 -TK|Y"  
 由于对称形状，前后焦距一致。 &O+sK4P  
 参数是对应波长532nm。 kW<Yda<a  
 透镜材料N-BK7。 (^DLCP#*  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )KaLSL>  
r 1l/) ;  
b(.-~c('  
W9&0k+#^  
RjR&D?dc  
IdV,%d{  
3. 结果：双凸球面透镜 .])>A')r  
cX|[WT0[I  
zp7V\W; &  
 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。 iA55yT
+  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $zk^yumdE  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ,2 zt.aqB  
Sk6b`W7$  
sorSyuGr  
Q vv\+Jp^  
!G)mjvEe  
4. 参数：优化球面透镜 la G$v-r  
F\-B3i%0  
5u2{n rc  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Vl5SL{+D  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 |eHwp  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ]dPVtk  
 透镜材料同样为N-BK7。 ~q0I7M  
~t'#nV  
y-w2O]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `ir&]jh.A  
UJee&4C-y  
d&}pgb-
Md  
,vY)n6  
5. 结果：优化的球面透镜 !GlnQ`T  
OOEV-=  
2Pbe~[  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 E:uRe
T  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 dO>k5!ge|:  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 G{@C"H[$<  
q*~gWn>T  
1vB-M6(  
ayV6m  
6. 参数：非球面透镜 jP1$qhp  
Sg-g^dIN1  
|ZS 57c:  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 NJn&>/vM  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 6BDt.bG  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 u~" si
H  
k4S} #!  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 BX@pt;$ek7  
V -q%r  
F0@Qgk]\  
1|o$X  
6exRS]BI  
7. 结果：非球面透镜 CD^CUbGk  
q
^Z~IZ8IT  
%oAL  
 生成期望的高帽光束形状。 Wm<z?.lS  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ./#e1m?.  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 y)6,0K {k  
>R(8/#|E  
3>i>@n_  
u FMIY(vB  
*i`v~>  
8. 总结 ]\OWZ{T'j  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !tI=`
Ml[  
A
^pu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 d4%dIR)  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4py(R-8\  
Y5HfN[u^7  
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。 (YIhTSL"]  
HeCcF+  
扩展阅读 :v`o6x8  
=K:(&6f<t  
扩展阅读 IeVLn^?+:  
 开始视频 J2r1=5HS  
-     光路图介绍 +)gGs#2X  
 该应用示例相关文件： tG/1p

W  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 \yM-O-{  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 v51EXf  
-&imjy<  
?L=A2C\_-  
QQ：2987619807 ^OF5F8Tf/