[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) &]"  
应用示例简述 Zn&, t &z  
1. 系统细节 =XA;[PVx:#  
 光源 5]KW^sL  
— 高斯激光束 diJLZikk  
 组件 7!@-*/|!S9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )Xk0VDNp$/  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 qaiNz S@q  
 探测器 Isvx7$Vu+  
— 视觉感知的仿真 $7O}S.x  
— 高帽，转换效率，信噪比 /Y9>8XSc  
 建模/设计 EN$2,qf  
— 场追迹： M2PAy! J  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 F"&~*m^+  
q$I;dOCJ,  
2. 系统说明 U{7w#>V .  
]$ L|  
f!\lg
 
}YB*]<]  
3. 建模&设计结果 !nqUBa  
f\]sz?KY  
不同真实傅里叶透镜的结果： +

ln9c  
3.|S  
}SX,^|eN  
[$qyF|/K`n  
4. 总结 *@Lp`thq  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .Zn^Nw3  
"fG8?
)d;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9!6f-K  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^N7e76VwR  
[b6R%  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 -m)X]]~C  
~Mx!
^  
应用示例详细内容 %SX|o-B~.o  
6g|*`x{  
系统参数 )Q1"\\2j0  
n"c)m%yZ  
1. 该应用实例的内容 T=iJGRctB  
DnC{YK  
v4u5yy_;(  
~D<IB#C  
Z'4./  
2. 仿真任务 2Z-ljD&  
0xxg|;h.,g  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 _Tf4WFu2  
BUWqIdg  
3. 参数：准直输入光源 <oR a3Gi(%  
xDG2ws=@D  
)k\H@Dy%$  
q"%_tS  
4. 参数：SLM透射函数 RX
>xB  
m+b):  
rm5bkJcg~  
5. 由理想系统到实际系统 fa++MNf}3  
4,sJE2"[9  
]^Qn  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9`1O"R/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ,I7E[LU
  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 q@Zn|NR  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 |%J{RA  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 nH`Q#ZFz]?  
SOIHePmwK  
ZG>PQA  
{1IfU  
,24p%KJ*X  
应用示例详细内容 HW=C),*]cR  
'JCZ]pZ  
仿真&结果 QIB\AAclO  
: ]sUpO  
1. VirtualLab中SLM的仿真 [Grxw[(_:  
6{"$nF]  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 b6Wqr/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 7uKNd *%  
 为优化计算加入一个旋转平面 E;Y;z  
2^y^q2(r  
\
!k1a^ZP  
ex::m&  
2. 参数：双凸球面透镜 ba[1wFmcL  
e7m*rh%5>  
%e-7ubW  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 JBi*P.79^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 }\%Fi/6Z{  
 参数是对应波长532nm。 O!P H&;H  
 透镜材料N-BK7。 `V`lo,"\  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 m;'6MHx;  
t; 4]cg:_  
8vMG5
#U[  
|.F$G<  
=h0,?]z  
n;@bLJ$W  
3. 结果：双凸球面透镜 0vtt"f)Y[  
kS_(wpA  
:pGaFWkvO  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 kMb}1J0i"  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 fz\9
 S  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 vr6MU<  
swK-/$#  
+3BBQ+x!  
lr`&mZ( j  
}% `.h"  
4. 参数：优化球面透镜 *:Vq:IU[D  
cki81bOT  
7* yzEM  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 MRb-H1+Xf  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 (-ufBYO6  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 .#rJ+.2  
 透镜材料同样为N-BK7。 LcUh;=r}&  
g;2?F[8Th  
\#Pfj&*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {OXFN;2  
%kS(LlL+6  
swM*k;$q{  
w8MG(Lq1"  
5. 结果：优化的球面透镜 t5y;CxL  
.?R!DYC`  
N"]q='t  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 '}fzX2Q#  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 %Z):>
'  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ,Wk?I%>  
fh](K'P#^  
9~p[  
j`~Ms>  
6. 参数：非球面透镜 M luVx'  
Tk5W'p|
6f  
l)Crc-:}4j  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 V:VO[e<e  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 #vti+A~n,4  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 +VO-oFE|  
,
.OERw  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 IIn"=g=9  
AaWs}M  
vUohtS*  
hw= F
t4L  
+RyjF~  
7. 结果：非球面透镜 J|~MC7#@q  
j2QmxTa!  
{(r`k;fB  
 生成期望的高帽光束形状。 W g02 A\  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Jl#%uU/sx  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
whi`Z:~  

s'%R  
*X+79vG:  
 |8My42yf  
y:~ZLTAv  
8. 总结 " @v <Bk  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 A Q'J9  
Q9Kve3u-i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }]lr>"~y}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 VQ7*Z5[1  
t!r A%*  
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。 >[*8I\*@n  
Z0Vl+  
扩展阅读 {^\+iK4bS  
jRJn+  
扩展阅读 W-?()dX{  
 开始视频 1~Oe=`{&  
-     光路图介绍 q*_/to  
 该应用示例相关文件： U%q7Ai7  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 pe]A5\4c  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 KKiE@_z  
n%-R[vW  
4^WpS/#4  
QQ：2987619807 .Le?T&_