[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) +r//8&  
应用示例简述 pX*E(Q)@!  
1. 系统细节 $BgaLJs/O  
 光源 ::iYydpM  
— 高斯激光束 =q)+_@24>d  
 组件 z;2& d<h  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 +J;b3UE#  
— 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 V9}\0joM  
 探测器 rr\9HA  
— 视觉感知的仿真 %mU$]^Tw(  
— 高帽，转换效率，信噪比 8v8-5N  
 建模/设计 n3&h1-  
— 场追迹： hCF_pt+  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 KnA BFH  
":qHDL3  
2. 系统说明 }~PG]A  
Ja4M@z  
NB'G{),)Z  
D]aQt%TL  
3. 建模&设计结果 Gf
9sexn]l  
d}Guj/cx,  
不同真实傅里叶透镜的结果： @&&}J  
*y7Yf7  
bV2a2#kj  
K0C"s'q  
4. 总结 IBeorDIZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 x7^VU5w#  
l<4P">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。 0<uLQVoR2n  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w/*#TDR  
$uFvZ?w&  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 sq(5k+y*J  
L>E;cDB  
应用示例详细内容 }:{ @nP  
>@cBDS<6R  
系统参数 p^q/u  
}Rh%bf7,  
1. 该应用实例的内容 CMbID1M3  
st)v'ce,  
OgQ8yKfDB  
6'e^np  
-zJV(`  
2. 仿真任务 *q,nALs  
m;rr7{7X  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 edcz%IOM(  
ntPj9#lf  
3. 参数：准直输入光源 [bX^_ Y  
<&+jl($"  
B<-("P(q  
SB('Nqih  
4. 参数：SLM透射函数 na9YlJ\  
09P2<oFLn  
V9Mr&8{S4  
5. 由理想系统到实际系统 us1$  
W-|CK&1  
LD NdHG6  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 g{sp<w0  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 2^Im~p~ByE  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 4Y3@^8h&=  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 T95FoA  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 VB4V[jraCF  
o$%KbfXO]  
hS &H*  
$0P16ZlPC  
# c1LOz  
应用示例详细内容 Q<MxbHk9  
s 72y
u}  
仿真&结果 JBOU$A~  
k'&1,78[l  
1. VirtualLab中SLM的仿真 =N\$$3m?  
3*j1v:x`  
 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)。 ThW9=kzQW  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 L>WxAeyu1K  
 为优化计算加入一个旋转平面 Q"eqql<h#  
-6s]7#IC  
L7GNcV]c  
}2*qv4},!  
2. 参数：双凸球面透镜 "5FP$oR  
^qBm%R(  
|?^N@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 hSAI G  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Z[Iej:o5  
 参数是对应波长532nm。 +8\?7,FY  
 透镜材料N-BK7。 ^{0*?,-x  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 U1/ww-!Z  
'x?|tKzd  
d!Y%7LmSE@  
3d1xL+  
jVGAgR=[G  
%RF$Y=c'C  
3. 结果：双凸球面透镜 ;QCGl$8A  
Lp}V 94xT  
Mg8ciV}\xY  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Er$&}9G+-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 +"WNG  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 "W4|}plnu  
S{]3e-?  
Lr\(7r  
O5+Ah%  
$/JXI?K  
4. 参数：优化球面透镜 fo/sA9  
2Z<S^9O9  
0v1~#KCm  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 pK_zq  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ;"9Ks.  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Rw[!J
q  
 透镜材料同样为N-BK7。 XS^du{ai  
U Lq`!1{   
uV}GU
E%W  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "la0@/n  
GuL0:,  
S}0-2T[  
)G]J@36  
5. 结果：优化的球面透镜 g3%x"SlIU  
{LqYb:/C5U  
4PU@W o  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &n83>Q  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 !&@t  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 1{cF/ :o  
w+!V,lU"^  
=Bh,>Kg  
v!<FeLW  
6. 参数：非球面透镜 \fUVWXv  
-\ew,y  
;r]! qv:  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 +[S<"}ls7  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 l#+@!2z  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 vt(n: Xk  
o?.VW/"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i{Q,>Rt  
+Bt%W%_X  
\sW>Y#9]  
J]48th0,  
`r\/5|M  
7. 结果：非球面透镜 k#mL4$]V5N  
L!ms{0rJ  
0BjP|API  
 生成期望的高帽光束形状。 LT,zk)5  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 P$clSJ
W  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 1O)m(0tb[  
76c:*bZ  
'q8:1i9\[  
H6$pA^  
irB}h!@  
8. 总结 'Q*lp!2>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?$/W3Xn0%  
0\"]XYOH  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5g9K|-  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 iy_3#x5>  
uBM%E OE  
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。 su8()]|0x  
6"+bCx0:  
扩展阅读 ?#ywUEY* i  
Ipow Jw^  
扩展阅读 _XI,z0(  
 开始视频 /KO2y0`  
-     光路图介绍 Q b5vyV `  
 该应用示例相关文件： {qSYe!`  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 f~p[izt  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ET6}V"UD  
2)q$HUIX  
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QQ：2987619807 0{Zwg0&