[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) 0m|$ vb  
应用示例简述 _p~lL<q-K[  
1. 系统细节 T@ [
*V[  
 光源 CqRG !J  
— 高斯激光束 L(yR"A{FsE  
 组件 (>E70|T  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 IfH*saN7  
— 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 XC
GJ~  
 探测器 XkWO-L  
— 视觉感知的仿真 U/e$.K3v  
— 高帽，转换效率，信噪比 wi]F\ q"Y^  
 建模/设计 Ri}n0}I  
— 场追迹： XL/?v" /  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ,,Dwb\B}  
MMMuT^X  
2. 系统说明 i 
U^tv_1  
p#~Dq(Q  
|g3a1El  
RN0@Q~oTI  
3. 建模&设计结果 JO4rU- n  
&gn^i!%Z)  
不同真实傅里叶透镜的结果： /5ngPHy&  
o2FQ/EIE  
!18M!8Xea  
<mm.b  
4. 总结 c&1:H1#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 
3J2j5N:g  
]vJ] i<|b  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 z*cC2+R}=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =kp-[7  
hcvWf\4'#q  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 N{}XHA  
`g2DN#q[0  
应用示例详细内容 #PzRhanX  
eB`7C"Z  
系统参数 uY,(3x  
A8?uCkG  
1. 该应用实例的内容 ?N 6'*2{NT  
y{.s 4NT  
q;dg,Om  
|fx*F}1  
}{J5)\s9  
2. 仿真任务 kxJ! #%w  
9'tElpDJ6#  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 pXfg{2  
.^<4]  
3. 参数：准直输入光源 "T`Q,  
]-Z="YPY  
 vO85h  
Le&SN7I  
4. 参数：SLM透射函数 SH"e x,=  
5",@!1ju  
B 4pJg  
5. 由理想系统到实际系统 (x{
6N^J.t  
~kdxJP"  
\/3Xb  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 >tfy\PY:  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 X>Cl{.  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 N`FgjnQ`  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 wI!>IV(5  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _raj b1!  
+Ar=89  
l.ri]e  
B'( /W@  
y$=$Yc&Ub  
应用示例详细内容 )z'LXy8  
+I$ k_  
仿真&结果  FSaCbs(  
;naD`([  
1. VirtualLab中SLM的仿真 i%m]<yElm  
n\f
8%z  
 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)。 $F|3VQ~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ccmo(W+0  
 为优化计算加入一个旋转平面 |/u&%w?W  
Mqu>#lL  
'.jr
" 3u  
:J|t! `  
2. 参数：双凸球面透镜 Y`5(F>/RQG  
x>5"7MR`  
')kn  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 j]uL9\>  
 由于对称形状，前后焦距一致。 W\V'o Vt  
 参数是对应波长532nm。 O s*B%,}  
 透镜材料N-BK7。 0_d,sC?V  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 !"w1Pv,  
%SW"{GnO^  
3urL*Fw,  
y8=(k}=3  
M=Y}w?  
v%_5!SR  
3. 结果：双凸球面透镜 =D<{uovQB  
8`e75%f:2  
Q{hXP*5  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Z x9oj  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 L0\97AF  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 2b|$z"97jj  
#/u%sX`#y  
N*~G ]  
Z^AOV:|m  

ZeVb< g  
4. 参数：优化球面透镜 Y|eB;D
m1q  
=|lw~CW  
T~shJ0%  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 H-&Z+4 +Xs  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 86[/NTD<-  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 *\9JIi 2  
 透镜材料同样为N-BK7。 . zM  
fmuAX w>  
o)_;cCr)q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ( Z-~Eh  
>"^H"K/T  
uWs5+  
qA4w*{JN  
5. 结果：优化的球面透镜 $vlc@]~d`&  
h{s- e.  
}O+F#/6  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Ey5E1$w%&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Tvd=EO  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 bERYC|  
^j"*-)R  
JgI+k Nx  
y#[PQT  
6. 参数：非球面透镜 %_*q'6K  
m"MTw@}SJ;  
zD>:Kj5  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 RS'%;B-)  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ;Drt4fOxX  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _x<CTFTL  
m791w8Vr  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 L;a>J  
KMsm2~P  
&yFt@g]  
P{ AJH1  
`WDN T0@M  
7. 结果：非球面透镜 0E9LZOw4T  
wyqXD.of  
<VB;J5Rv  
 生成期望的高帽光束形状。 :b^\O  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ({/@=e x*  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :OC`X~}Rc  
q4)8]Y2  
a0y7a/@c  
'Wv=mBEfZ  
=Z ^=
 
8. 总结 '5V2{k$4U  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2=pVX  
cwK6$Ax  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 =;(wBj  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 KNtsz[#b  
b[<Q_7~2  
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*:3v 0  
(/J$2V5-  
扩展阅读 8$ dJh]\Y  
2" (vjnfH  
扩展阅读 ?(Dk{-:
T'  
 开始视频 Q<$I,C]  
-     光路图介绍 sWp]Zy  
 该应用示例相关文件： q5il9*)d(  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 m7z6c"?lB  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ]$)J/L(p/]  
rf.w}B;V;  
Q>y2C8rnJ/  
QQ：2987619807 SooSOOAx[