[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) y:,9I`aW  
应用示例简述 5U
~OP  
1. 系统细节 \yG`Sfu2  
 光源 yb?{LL-uy  
— 高斯激光束 waCboK'  
 组件 d&u7]<yDA  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 G'9{a'  
— 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 (z2Z)_6L*L  
 探测器 {i>Jfl]G}  
— 视觉感知的仿真 thptm  
— 高帽，转换效率，信噪比 zKxvN3!  
 建模/设计 8R}K?+]  
— 场追迹： D%U:!|G  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 &6/%kkv  
4V$fGjJ3  
2. 系统说明 .=XD)>$  
(a }J$:
 
|1l&@#j!2  
Mlj#b8  
3. 建模&设计结果 j{;|g%5t  
qo_]ZKL44  
不同真实傅里叶透镜的结果： P"F{=\V1`<  
W2eAhz&  
9cfR)*Q  
-72j:nk  
4. 总结 9tk" :ld  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9P.(^SD][z  
<uD qYT$6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 rY,PSK/j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8bOT*^b$H  
(ua q<Cvg  
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。 %hINpZMr  
k|FSz#Y  
应用示例详细内容 EgNH8i  
%LQ/q3?_  
系统参数 >vujZw_0>  
qS.)UaA  
1. 该应用实例的内容 w!`Umll2  
xmr|'}Pt[  
+.@c{5J<  
}fA;7GW+9  
TvQ^DZbe  
2. 仿真任务 ZJ
(rG((!  
a2yE
:16o6  
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。 ^u)rB<#BR  
'7tBvVO_  
3. 参数：准直输入光源 m<:IFx#  
[U.v:tR   
{Q~7M$  
.Xd0 Q=1h  
4. 参数：SLM透射函数 MEq"}zrh  
hNbIpi=  
%idk@~HCg  
5. 由理想系统到实际系统 kdcQw7G  
`#6x=24  
9y^/GwUQ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ?`AGF%zp  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 SRL-Z&M  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Wx]d $_  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Mo^`\/x!  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ^$Krub{|  
6)[<)?A.[  
n &}s-`D  
'Kz9ygZy  
r]LCvsVa  
应用示例详细内容 Hk;-5A|9  
kX2d7yQZz  
仿真&结果 ;7rv  
7=k^M, a  
1. VirtualLab中SLM的仿真 >I<PO.c!  
$}tjS3klr  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 @-"R$HOT  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =|SdVv  
 为优化计算加入一个旋转平面 S%l:kKD  
U7H9/<&o  
};S0 G!  
n29(!10Px  
2. 参数：双凸球面透镜 #a,9B-X  
C6QbBo  
'M/([|@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 z"379b7cN  
 由于对称形状，前后焦距一致。 w>979g  
 参数是对应波长532nm。 #H5=a6E+q  
 透镜材料N-BK7。 $1@,Qor  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 X9XI;c;b-
 
Q"VMNvKYB  
_H\<[-l  
Cs1>bpY*R6  
YYUe)j{T  
3&*'6D Tg  
3. 结果：双凸球面透镜 W`L!N&fB  
`\b+[Ne
s  
,rO[mNk9@  
 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。 44-r\>  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 |4C^$  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 I>"Ci(N  
"s_Z&  
vVVPw?Ww-  
C1fyV]  
O#_x)13  
4. 参数：优化球面透镜 Kf.T\V4%  
5Op_*N{V  
2 ZG@!Y|  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 %Fft R1"  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 pFO^/P'  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 (?Q|s,  
 透镜材料同样为N-BK7。 oH-8r:{  
~F[L4y!sL  
Ijedo/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 U[||~FW'  
`ROG~0lN(  
U^_D|$6  
REA;x-u
*  
5. 结果：优化的球面透镜 5D' bJ6PO  
D}{b;Un  
(bm;*2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ]QrR1Rg  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 $
p$
dKH  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >.DC!QV  
.v])S}K  
O<N#M{kc.  
<P4FzK  
6. 参数：非球面透镜 r"]'`qP,  
.eF_cD7v  
AsxD}Nw[Z*  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ?R'Y?b  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 2@LbfoA  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 r88"#C6E'  
<z0WLw0'z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V|FrN*m  
bToq$%sCg  
X0uJNHO  
f_\_9o"l  
{eHAg<+  
7. 结果：非球面透镜
x;#zs64f  
k1}hIAk3u  
?F@%S3h.  
 生成期望的高帽光束形状。 O)#U ^  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 6"QEJ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 pIO4,VL;W  
A Y9 9!p  
tP(h9|[
N  
2Q
Ux&u:  
97`WMs
  
8. 总结
s&tE_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?<%=
: Yh  
"(TkJbwC[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 H^AE|U*-G  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Vfs$VY2.  
kgW @RD|  
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。 j^SZnMQf  
^mPPyT,(  
扩展阅读 bS^WhZy'(  
Mr3-q  
扩展阅读 ~[W#/kd1n  
 开始视频 k$
"d^*R  
-     光路图介绍 ]z ==  
 该应用示例相关文件： *l+Cl%e  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 6|;Uq'  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Q!'qC*Gyfn  
kfrY1  
q mQfLz7&x  
QQ：2987619807 Z"v<0]rN