[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) 1d!TU=*  
应用示例简述 z?t75#u9.  
1. 系统细节 \iA.{,VX  
 光源 ]m :Y|,:6  
— 高斯激光束 R:`)*=rL%  
 组件 IAJ+n0U  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 iEx4va-j  
— 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 "vfpG7CG  
 探测器 L1kAAR  
— 视觉感知的仿真 C;%1XFzM  
— 高帽，转换效率，信噪比 bs'hA@r  
 建模/设计 `PT'Lakf;3  
— 场追迹： !tSh9L;<O  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Nj.;mr<  
9w6 uoM  
2. 系统说明 hlfdmh?/  
mRy0zN>?  
r)Ja\;  
Svdmg D!  
3. 建模&设计结果 ?z0W1a  
xkQT#K=i  
不同真实傅里叶透镜的结果： _:%i6c*"  
TUARYJ6=  
p*U!9
4Pb  
6(>,qt,9S  
4. 总结 R+El/ya:6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F_0@Sh"  
7~SnY\B|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 V{fG~19  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !;Ke#E_d  
F\jawoO9  
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。 i0Rj;E=:]  
7.]H9
 
应用示例详细内容 ff]fN:}V  
dK4w$~j{k  
系统参数 .#Z"Sj  
/!N=@z)  
1. 该应用实例的内容 z6P~HF+&h  
T^A[m0mk  
nb ?(zDJ8  
< FY%QB)h  
3#Iq5vT  
2. 仿真任务 s5V|.R  
Xkk 8#Y
":  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 B4 5#-V  
QMy1!:Z&!  
3. 参数：准直输入光源 *!j!o%MB  
wk{]eD%  
Ktu~%)k%  
~Orz<%k.  
4. 参数：SLM透射函数 *
a
q"c9  
3E0C$vKM  
x0K#-  
5. 由理想系统到实际系统 suYbD!`(  
L$rr:^J  
z.+%{_pe  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Wc,`L$Jx  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 PIdGis5G  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 mD|Q+~=|e  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 IVa6?f6H_  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4Xww(5?3
  
%;|dEY
 
t*dq*(3"c  
/8<c~  
z@ `u$D$n  
应用示例详细内容 3}fhU{
-c  
0cVxP)J+  
仿真&结果 #k[Y(_  
&pR 8sySu  
1. VirtualLab中SLM的仿真 vp9wRGd  
/0$405  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 bUds E1f  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 * dk(<g=fM  
 为优化计算加入一个旋转平面 "@|rU4Y  
nJ/}b/A{  
Q04 `+Vr  
n)z:C{  
2. 参数：双凸球面透镜 M{jq6c  
P=L@!F+s  
0\s&;@xKk  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9\T9pjdZE  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ,V^$Meh  
 参数是对应波长532nm。 Azp!;+  
 透镜材料N-BK7。 [hk/Rp7{  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "dE[X` }=  
,A)Z.OWOq  
Li$2 Gpc/  
N8x.D-=gG  
lC,~_Yb  
'5~l{3Lw  
3. 结果：双凸球面透镜 rk@qcQR  
=dQ/^C_hj  
jUgx ;=  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 N:S2X+}(  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 N 
7Y X  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 R,=8)OI2  
]VE3u_kR  
R
*XZPzg%  
~C>Q+tR8  
ir>+p>s.  
4. 参数：优化球面透镜 KaHe(  
F- u"zox  
qDhZC*"9#D  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 <RY!Mc  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 a/3'!}&e  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 gj
zWW0C  
 透镜材料同样为N-BK7。 u47`&\  
q(L.i)w$  
rmtCCPF?0  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 LnN:;h  
$#3[Z;\  
 H{Lt,#  
7Kb&BF|Q  
5. 结果：优化的球面透镜 w"#rwV&  
-S&9"=v  
_#+l
?\u  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 |W@Ko%om  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 wL^x9O|`p9  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 CdPQhv)m  
0uPcEpIA  
PMW@xk^<Y  
E|SmvIV-  
6. 参数：非球面透镜 -yg;,nCg  
1 XJZuv,T:  
8>D*U0sNl  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ITi#p%  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~ b66 ;  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 RL/7>YQ  
TBba3%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^P/OHuDL  
rd$T6!I  
?hR0 MnP  
NLYf  
b9 li  
7. 结果：非球面透镜 jUR* |  
}1+2&Ps50  
[;F!\B-  
 生成期望的高帽光束形状。 2Ur&_c6P  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 fQg^^ZXe"  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 v)nv"o[  
S1'?"zAmd  
)=x4+)9  
>9#) obw  
&TrL!9FtJ  
8. 总结 m39.j:BG5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 W$J.B!O  
KV9~L`=]i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 R%)F9P$o  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8oRq3"  
_4#7 ?p  
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。 /RxqFpu|.  
Z("N *`VP;  
扩展阅读 GkU$Z @  
ba ,n/y
H  
扩展阅读 ]W~M?1}  
 开始视频 p} 
eO  
-     光路图介绍 FYefn3b  
 该应用示例相关文件： 
+>[zn  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *`/4KMrq  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Qm"~XP  
lb=fS%  
mL'A$BR`  
QQ：2987619807 t U~q4$qqE