[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) e[iv"|+  
应用示例简述 N)mZ!K44  
1. 系统细节 rfonM~3?'  
 光源 #H7 SLQr\  
— 高斯激光束 .'=S1|_(  
 组件 d*tWFr|J-  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 vP,pK=5  
— 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 a8TtItN  
 探测器 J299mgB  
— 视觉感知的仿真 Vja 4WK*  
— 高帽，转换效率，信噪比 v(;yy{>8"  
 建模/设计 J%"5?)[z  
— 场追迹： NlF*/Rs  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 -,/7u3  
)bg|l?  
2. 系统说明 lq.:/_m0  
hwM<
0Jf   
"81'{\(I_  
#)}BY"C%  
3. 建模&设计结果 *m
]Y6  
0y$VPgsKf  
不同真实傅里叶透镜的结果： o<A-ETx<  
x"Ll/E)\v]  
WT\wV\Pu  
oQ,n?on  
4. 总结 B{\Y~>]Pj  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2K_ QZ  
>h%>s4W  
 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$1|D{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Rng-o!   
/$%&fo\[  
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 '_qu  
8{0XqE~ix=  
应用示例详细内容 }eSy]r[J  
h<LS`$PK;E  
系统参数 NUM!'+H_h  
%qcCv9  
1. 该应用实例的内容 #CLjQJ  
g<;pyvq|:  
*JImP9SE  
3]1 !g6  
+E9G"Z65iP  
2. 仿真任务 V^tD@N  
|};d:LwX  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 9Pg6,[*u  
]?_~QE`  
3. 参数：准直输入光源 .}F 39TS2  
\ o2oQ3  
nN$.^!;&  
L[44D6Vg  
4. 参数：SLM透射函数 ZzK^bNx)0  
$

|Ol?s  
[BdRx`  
5. 由理想系统到实际系统 o.Ww.F  
fwUvFK1G  
'9]?jkl  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 VS4Glx73  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 7>i
m2"zm  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 %wl:>9]
 
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ;fV"5H)U\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 -`ljKp  
"E7<S5cr  
D|U bh]  
f\?Rhyz  
P_jav0j7g  
应用示例详细内容 q8ZxeMqx%  
|5>A^a  
仿真&结果 J|jvqt9C  
tHaHBx1P  
1. VirtualLab中SLM的仿真 +EA ")T<l  
%npLgCF  
 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)。 <gX({FA  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 3R$R?^G  
 为优化计算加入一个旋转平面 Xqe Qj}2kA  
S7j(4@  
i+QVs_jW  
(eb65F@P  
2. 参数：双凸球面透镜 wGMoh.GTh  
I`xC0ZUKj  
MZ0cZv$v!~  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {88|J'*L  
 由于对称形状，前后焦距一致。 3qGz(6w6E  
 参数是对应波长532nm。 =KO]w9+\  
 透镜材料N-BK7。 Tn,_0  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ]?}pJ28  
Jo8fMG\P  
sBWyUD  
6;~V@t  
fb0)("_
V  
(MqQ3ys  
3. 结果：双凸球面透镜 9pi{)PDJ  
 0zr%8Q(Q  
<:(;#&<  
 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。 s hq +  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Xa-TNnws?  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 O|Vc  
NG\'Ii:-J  
?$I9/r  
t?^!OJ:L  
~U7Bo(EJp  
4. 参数：优化球面透镜 AD!w:jT
9  
D0 q42+5  
+p _?ekV\  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ORqqzy +  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ]ZR` 6|"VO  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 r1.zURY  
 透镜材料同样为N-BK7。 v:!TqfI  
V]]!0ugvk(  
Nz"K`C>/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 z<P?p  
JSq3)o9?/  
2>.b~q@  
[T'[7Z  
5. 结果：优化的球面透镜 1QhQ#`$<1  

3KeY4b!h  
qfAnMBM1@  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Pdh`Gu1:3  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 &&jQ4@m}j  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 FP y}Wc*UA  
GM8>u
 O  
$\k)Y(&  
W}7U
h b  
6. 参数：非球面透镜 q$H@W.f  
li{<F{7  
oChf&W 8u  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 zR=g<e1xe  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 idS+&:'  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 JmBMc}54  
V Kc`mE  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 sI4 FgO  
vMJC  
F=UW[zy/[  
)R@Y$*fm  
"/hLZl  
7. 结果：非球面透镜 1bCS4fs^>  
\x_$Pu
 
UyMlk  
 生成期望的高帽光束形状。 K$$%j"s
 
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ]go.IfH  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 V* ,u;*  
:yOJL [x  
I(9+F  
"?Jf#  
(<|1/^~=  
8. 总结 PJh9
7%7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 25;`yB$  
.4=A:9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~}G#ys\1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7z8   
woU3W
S0  
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。 gdqED}v  
Q0""wRq'  
扩展阅读 !Ome;gS)  
Ez>!%Hpn\  
扩展阅读 [} %=&B  
 开始视频 j2#B l  
-     光路图介绍 Ak\"
C4s  
 该应用示例相关文件： O(T6Y80pU  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 uF T5Z  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 &([Gc+"5E.  
("J_< p  
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QQ：2987619807 >LFj@YW_)