[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) 02Z>#AE  
应用示例简述 L\L/+yNv:G  
1. 系统细节 Y`@:L'j  
 光源 h+o-h4X  
— 高斯激光束 _~m@ SI  
 组件 x:bJ1%  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 R +H0+omj  
— 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 <ptZY.8N  
 探测器 (ly4[G1y  
— 视觉感知的仿真 #Z8=z*4  
— 高帽，转换效率，信噪比 %u"3
&kOV  
 建模/设计 I f9t^T#  
— 场追迹： )l}Gwd]h  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 D+Osz  
T%kr&XsQX  
2. 系统说明 ZTV|rzE   
octBt`\Of  
^J
,Zl`N  
rt+%&%wt  
3. 建模&设计结果 *n$=2v^A  
 5VWyc9Q  
不同真实傅里叶透镜的结果： xij`Mr  
-ea":}/  
aw z(W>  
i v7^!  
4. 总结 }G,PUjg_^3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &S/@i|_  
906b=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 nCF1i2*6|"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tOx)t$ix  
tz#Fy?pe  
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。 9sQ7wlK  
5;{Q >n  
应用示例详细内容 R pUq#Y:a  
[=dK%7v  
系统参数 G:'hT=8  
9os>k*  
1. 该应用实例的内容 9V5}%4k%+  
,,_$r7H`  
d~NvS-u7  
iYwzdW1  
Z(F`M;1>xI  
2. 仿真任务 ygiZ~v4P/  
(* WO<V  
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。 Z_iVOctP  
< {1'cx  
3. 参数：准直输入光源 0Z.bd=H  
: b9X?%L~  
t= =+SHGP  
A.0eeX{  
4. 参数：SLM透射函数 g\;&Z  
/DxaKZ ;b  
m0*bz5  
5. 由理想系统到实际系统 7f!"vhCXM;  
v<+5B5"1  
(^x ,  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 RM/q\100  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 0)=U:y.  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 @3T)J,f  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 QtM9G@%  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 "Dr8}g:X  
pP JhF8Dt  
6x?3%0Km  
 Rd|#-7  
rUJIf;Zwo  
应用示例详细内容 WS17DsWW  
2`2S94'  
仿真&结果 j5eX?bi_v  
b/>L}/^PM  
1. VirtualLab中SLM的仿真 fa~4+jx>S  
}:6$5/?  
 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)。 <d&9`e1Hc  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 fpESuVKr  
 为优化计算加入一个旋转平面 J.%%]-f=&  
{3s=U"\  
=t,}I\_^c  
?4G/f<ou  
2. 参数：双凸球面透镜 S5a?KU
  
((Jiv=%  
$F^p5EXkc6  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ix.I)  
 由于对称形状，前后焦距一致。 6 07"Z
\  
 参数是对应波长532nm。 El9D1],  
 透镜材料N-BK7。 2D`_!OG=  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 #`kLU:  
MlbQLtw  
Zt3Y<3o  
8v|?g8e3  
k;)t}7(  
f9ziSD#  
3. 结果：双凸球面透镜 g#??Mz  
}{3
XbvC  
nqnVFkGd9  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 SuorCp
]  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 !:zWhu,  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 _s(izc  
*=b#>//  
%d%$jF`  
R:[IH2F s  
|ORro r}  
4. 参数：优化球面透镜 ]U
LE>a  
mmf}6ABYT  
"
}91wfG9  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 UoD@ix&0  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =zetZJg  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ke~S[bL%-  
 透镜材料同样为N-BK7。 .66_g@1  
KV1/!r+
*  
&@&0n)VTd  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4/_@F>I_  
@_:Jm tH<  
Y\Grf$e  
2%i3[N*  
5. 结果：优化的球面透镜 2PaRbh{"  
EKr#i}(x<  
q3SYlL'a  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 1kDr;.m%  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 }\-"L/D?+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 M@TXzn!&o  
S*0P[R  
e [}m@
a  
&IZthJqV  
6. 参数：非球面透镜 E <O:  
Ho_ 2zx:8b  
>sfH[b  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 6`V2-zv$  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 :)PAj  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 =xf7lN'  
"i5Rh^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 cD!yd^QE  
3lW7auH4Y{  
S2!$  
.5ItH^  
reU*apZ/  
7. 结果：非球面透镜 p,cw-lN  
8B|qNf `Yi  
Z'@a@Y+  
 生成期望的高帽光束形状。 Y)7LkZO(y  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Y, ?- []  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ophQdJM  
H
HZGu8tzt  
aYC[15?'  
/4Q^L>a  
R, J(]ew  
8. 总结 =Y-ZI  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5PCMxjon  
Cnv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。 piy_9nk  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 D{Rk9MKkE  
*pOdM0AE  
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。 |V>_l' /  
n}T;q1  
扩展阅读 LYV\|a{Y  
<O]
TM-h  
扩展阅读 a2vZ'  
 开始视频 'T_Vm%\)  
-     光路图介绍 QL{^  
 该应用示例相关文件： u\uYq  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 /2&:sHWW  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 6cm&=n_u  
Hyj<Fqr!.  
qa!3lb_'M  
QQ：2987619807  HuCzXl