[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) "!r7t4  
应用示例简述 QR<IHE{~8  
1. 系统细节 IN)
,Lu0K  
 光源 w~Es,@  
— 高斯激光束  XW`&1qx  
 组件 [G4#DP\t>p  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 oQFpIX;\m  
— 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 ?\.P  
 探测器 *(s)CWf  
— 视觉感知的仿真 7RTp+FC]  
— 高帽，转换效率，信噪比 *m2J$9q  
 建模/设计 B3e{'14  
— 场追迹： r!#NFek}  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。
F6YMcdU  
MhHygZT[}  
2. 系统说明 Z6 (;~"Em  
m3K8hL/  
WRL &tz  
|Ax~zk;  
3. 建模&设计结果 O>)8< yi$  
i$"B  
不同真实傅里叶透镜的结果： pOpie5)7X  
y~Sh|2x8v  
g@KS\.m]  
Q_qc_IcM y  
4. 总结 L0_R2EA  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 PtwE[YDu  
Z3T:R"l;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 d|w%F=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 gey`HhZp)  
lRX*\M\`  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 x}].lTjD  
NA!;#!  
应用示例详细内容 2U)H2%  
'
C!b($Y  
系统参数 /|P&{!  
WwPfz<I  
1. 该应用实例的内容 ?:~Y%4;  
aZ@Ke$jD  
dEJ>8e
8  
rW
&8#&  
zf4@:GM`  
2. 仿真任务 VLkK6W.u  
LKF
L2|af  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 ~;3N'o  
1j9.Q;9  
3. 参数：准直输入光源 [D^KM|I%+  
b_z;^y~  
>jq~5HN  
lX;2~iW{/  
4. 参数：SLM透射函数 9^c\$"2B  
VD<W  
N?ky2wG  
5. 由理想系统到实际系统 -{-w5_B$  
vB#&XK.aW  
3QL'uk  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 KaZ$!JfT  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 y8D'V)B
  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 #xNLr  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Wx;:_F7'\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 7fgA)dU:K  
.UU BAyjm  
r}+U1l3#2  
Yvcd(2  
!/BXMj,=  
应用示例详细内容 1ZOHyO  
(sq4  
仿真&结果 CZS{^6Ye  
l+*^P'0u  
1. VirtualLab中SLM的仿真 w q% 4'(  
?ye)&  
 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)。 2n2{Oy>L  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 EX~ U(JB6  
 为优化计算加入一个旋转平面 H B_si  
I;S[Ft8
d  
QyuSle  
$21+
6  
2. 参数：双凸球面透镜 .>Gq/[c0|  
KLGhsx35  
.#2YJ~  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >t<FG2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 j{C+`~O
 
 参数是对应波长532nm。 jV;&*4if  
 透镜材料N-BK7。 HcXyU/>D  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ;X[mfg\  
q.`+d[Q2  
]!E|5=q  
l4I
@6@  
;H9d.D8  
2M3.xUS  
3. 结果：双凸球面透镜  (f,D$mX  
3)^-A4~E  
bJj<xjBM  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 6kK\nZ$o$  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 z
_~5c  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 K, ae-#wgb  
oe}nrkmb  
K'+GK S7.  
qPK3"fzH  
u.YPb@  
4. 参数：优化球面透镜 8zP{Cmm  
>wS52ng  
J*Dj`@`4`g  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9&q<6TZz  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 &~ QQZ]q6  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 HaXlc8  
 透镜材料同样为N-BK7。 In#V1[io  
+|Z1U$0g  
!([Q1r{u  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =W"BfG  
`c ~Va/Yi  
"K5n|{#  
IT5AB?bxH  
5. 结果：优化的球面透镜 2s_shY<=}L  
7d*SZmD   
8`XT`H  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 <cW$ \P}hV  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >Ip>x!wi  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 AmNmhcN  
qRT1Wre 3  
!Sx}~XB<  
?sWPx!tU  
6. 参数：非球面透镜 -Qgu6Ty  
dtw1Am#Ci  
qMD6LWJ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 xwhH_[  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 pV]m6!y&  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 PXof-W  
rs2G{a  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Nlemb:'eP3  
u;18s-NY  
;|Idg"2  
[hSE^ m  
m:CiXM   
7. 结果：非球面透镜 7K>FCT  
vU0j!XqE  
O3WhO@`6)  
 生成期望的高帽光束形状。 Ve#VGlI  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 {Tb(4or?=b  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 L\_MZ*<0[  
mk.:V64 >;  
Fn.wd`'0  
Cg<:C?>!p  
Cy-q9uTm  
8. 总结 Y+75}]B  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 01<~~6A  
L/dG0a@1X  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 L"6qS3[=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 W}
p>jP}  
k0~mK7k  
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。 ZnSDq_Uk  
Nv}'"V>  
扩展阅读 #ak2[UOT  
:fz&)e9  
扩展阅读 G,I[zhX\  
 开始视频 I)Y ^_&=  
-     光路图介绍
d~@&*1}  
 该应用示例相关文件： ZLw7-H6Fh  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 n*~=O'  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 m"*j J.MX  
-02cI}e  
b)RU+9x &  
QQ：2987619807 m`CcU`s