[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) *_YH}U  
应用示例简述 K!AA4!eUzM  
1. 系统细节 X
\BFvSv8C  
 光源 Iep_,o.Sk  
— 高斯激光束 MMO/vJC  
 组件 '-(Z.e~e  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 v~x`a0  
— 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 #-b}QhxH  
 探测器 S['rTuk  
— 视觉感知的仿真 ){mqo
%{SO  
— 高帽，转换效率，信噪比 7%$3`4i`O  
 建模/设计 AaU!a  
— 场追迹： ,f%
4xXI  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 x?rd9c
 
9b6U]z,  
2. 系统说明 Zk~Pq%
u  
V(;T{HW&  
Uo9@Y{<B  
h:7\S\|8  
3. 建模&设计结果 Mk9J~'C_  
_9"ZMUZ{  
不同真实傅里叶透镜的结果： vH}Vi
eU  
Vo[.^0  
Vx
o?%Dj  
uEh
PO  
4. 总结 Hi2JG{i  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H6 ,bpjY  
>bI\pJ  
 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<pGqW  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 _J2?B?S/j  
^N^s|c'  
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。 fHwS12SB  
@:Ft+*2  
应用示例详细内容 /?j kVy*"  
i"+TKo-  
系统参数 b%x=7SMXO  
H>D?  
1. 该应用实例的内容 Pxkh;:agD  
L)<~0GcP  
"5ISKuL  
O9<oq  
4Q1R:Ra  
2. 仿真任务 X%og}Cfi  
7wY0JS$fz  
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。 iZ/iMDfC  
[
5!{>L`  
3. 参数：准直输入光源 a6A~,68/V  
:}q)]W  
[ns==gDD  
hAds15 %C  
4. 参数：SLM透射函数 LEN=pqGJ.  
'ahZ*@kr  
u^i3@JuX  
5. 由理想系统到实际系统 y"8,jm  
`WMU'ezF  
A"qDc  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 BhjDyB  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 \|B\7a'4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 NYKYj`K  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 g-u4E^,*|  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Gf
+X<a  
b&Laxki  
S !lrnH  
j4`+RS+q  
zmu+un"\j  
应用示例详细内容 8N |K
  
kaoiSL<[6  
仿真&结果 )lz)h*%#  
p)z#%BY56  
1. VirtualLab中SLM的仿真 R?#=^$7U  
1`s^r+11:  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 {KK/mAp{  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Lr d-  
 为优化计算加入一个旋转平面 >o3R~ [  
OwNo$b]h`  
f;OB"p  
tv~Y5e&8  
2. 参数：双凸球面透镜 fo~*Bp()-E  
n{{"+;oR  
CGb4C(%-7  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 bVa?yWb.  
 由于对称形状，前后焦距一致。 MXDCOe~07  
 参数是对应波长532nm。 1*6xFn  
 透镜材料N-BK7。 cf^i!X0  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )J+A2>  
pp{p4Z   
J,=ZUh@M  
ly_8p63-  
i{:iRUC#  
FJKlqM
5]  
3. 结果：双凸球面透镜 0r
 i  
_ShWCU-~Z  
Bva2f:)K|  
 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。 ox\D04:M  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0%q H=do6  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ]O~$|
Wk
 
oIj-Y`92!  
"(dI/}  
<Ter\o5%  
q\gbjci  
4. 参数：优化球面透镜 `u
eOb  
^^n (s_g  
( *K)D$y  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 .wlKl[lE2  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 {.;qz4d`  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 C?W}/r[  
 透镜材料同样为N-BK7。 gNDMJ^`  
4M6[5RAW{  
suFk<^3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 jT F"  
AGO"),  
^ZRZ0:rZ  
[f[Wz{Q#Y  
5. 结果：优化的球面透镜 [7LdTY"Tl  
rce._w }  
Gxxz4   
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 T2tvU*[=  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 iE_[]Vgc  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Zu>-y#Bw  
pp7 $Q>6  
R9"}-A  
% -+7=x  
6. 参数：非球面透镜 
&"27U  
_%\%  
.Y8P6_  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 hsYE&Np_Q  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 c9c3o{(6Y  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 bGy|T*@  
0_Elxc  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Xh3b=i|K  
Q00v(6V46  
?_p!teb  
dD~H ft  
pjoyMHWK  
7. 结果：非球面透镜 4PkKL/E  
Z5*(xony0  
* {~`Lw)y  
 生成期望的高帽光束形状。 G
K3T w  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 /eXiWasQ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 `R7dn/  
V[WLS?-)  
)`ixT)   
X%N!gy  
~F-lO1  
8. 总结 #`K
{vj  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H8HVmfM  
HD2C^V2@M  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 oR,zr  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @3=q9ftm  
Dsc0;7~6  
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。 rwio>4=  

"9"  
扩展阅读 ("}C& 6)cB  
Tr|PR t  
扩展阅读 ?E}gm>  
 开始视频 YK$[)x\S  
-     光路图介绍 qbCU&G|)  
 该应用示例相关文件： R?/xH=u>  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 h|`R[  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ]\oT({$6B  
l]Xbd{  
KhX)maQ  
QQ：2987619807 =n_z`I