[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) #6!52  
应用示例简述 LOTP*Syjf  
1. 系统细节 IuZ) [*W  
 光源 ,j5&6X=1M  
— 高斯激光束 DD44"w_9  
 组件 :{q"G#  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~8m=1)A{(  
— 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
3v")J*t  
 探测器 Z`&4SH=j  
— 视觉感知的仿真 ``A 0WN  
— 高帽，转换效率，信噪比 45&8weXO:'  
 建模/设计 ,/O[=9l36R  
— 场追迹： .`CZUKG  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 IHp_A  
r 6eb}z!i  
2. 系统说明 ?6!]Nl1gr  
0 'Vg6E]/  
Kq.:G%  
wC-Rr^q  
3. 建模&设计结果 al+ #y)+  
OUP?p@%]<  
不同真实傅里叶透镜的结果： ,p;_\\<  
_owjTo}  
Y q
cD-K  
an2AX%u  
4. 总结 ]xd^%q*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
=e?$M  
 _ q(Q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 U.T|   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (5^ZlOk3  
f f7(  
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。 UofTll)  
EC<b3  
应用示例详细内容 s=Q(C[%I  
 j<"nO(  
系统参数 nW?R"@Zm  
mDFlz1J,e  
1. 该应用实例的内容 $\AEWFB  
ji
+{ :D  
u&QKwD Uh  
^%y
`u1ab  
_x1EZ&dh  
2. 仿真任务 }jF+`!*
!  
y|_Eu:  
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。 GbU@BN+_  
c#xP91.m  
3. 参数：准直输入光源 L(&}Wv  
> 7`&0?  
`0#H]=$2h  
/48 =UK  
4. 参数：SLM透射函数 !d9AG|  
klWYuStZ  
yZ}d+7T}  
5. 由理想系统到实际系统 $M"0BZQ?y!  
G@d`F  
`{FwTZ=6{  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 \Rk$t
7ZH  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 |;;!8VO3J  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 qJ[@:&:  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 F'J [y"~_  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 6*1$8G`$8,  
Jme%  
!}&"W,,0  
<d$A)S};W  
{^RG% &S  
应用示例详细内容 ehO:')XF  
hH+bt!aH  
仿真&结果 &y:CW>T$/X  
oP$kRfXS!<  
1. VirtualLab中SLM的仿真 RLKj u;u  
v}il(w;O  
 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)。 NoW!xLI  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ,8SWe  
 为优化计算加入一个旋转平面 I5pp "*u  
Xm[Czd]%  
\C\gn]Z  
<%,'$^'DS  
2. 参数：双凸球面透镜 ;mJkqbVol  
-^fzsBL.  
k46gY7y,9  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 DPPS?~Pq  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :`<psvd  
 参数是对应波长532nm。 h;n\*[fDc  
 透镜材料N-BK7。 rdI]\UH  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 =K6c;  
}1rvM4{/+f  
/oDpgOn  
a2 >[0_E  
 [`bZ5*&  
Y2vj}9jK  
3. 结果：双凸球面透镜 <[8@5?&&  
,Qo}J@e(  
A5+
5J_)*  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 T:n<db,Px  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 qp1\I$Y  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 0:PSt_33F  
{tmKCG  
\CtQ*[FmN  
ULTNhq R*n  
Dpj-{q7C  
4. 参数：优化球面透镜
Q(blW  
Lv3XYZ
gW~  
Rd v
n)K  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 `;}H%  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 [lOf|^9  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 A8mlw#`E8b  
 透镜材料同样为N-BK7。 F1\`l{B,\  
1M=   
RCQAtBd  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 drs-mt8  
>kZ6f4
 

L2d:.&5  
/'mrDb_ip  
5. 结果：优化的球面透镜 `i9N)3 X  
A1=_nt)5  
/Ht/F)&P  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 U @)k3^
 
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 V0s,f.a  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 k)|'JDm  
6<<'bi  
A3z/Bz4]:#  
](_{,P  
6. 参数：非球面透镜 & &6*ez  
zuk"  
>dyhox2*"  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 (*MNox?w  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ix^gA
ot  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 `bzr_fJ  
'/ihL^^@L  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V@$GC$;  
r}ZLf  
'!Hhd![\=|  
l6V%"Lo/)  
{d^Q7A:`  
7. 结果：非球面透镜 .F4oo=
 
V_Xy2<V  
'G<}U343=8  
 生成期望的高帽光束形状。 4pLQ"&>}80  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ri#,ec|J  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 $[j-C9W  
s`;0 t YG  
XI]OA7Zis  
TG4\%S$w  
4xv9a;fP  
8. 总结 F#jCEq  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 b;Hm\aK  
g4zT(,ZY  
 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:iQDG^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 d|>9rX+f  
L.SDMz  
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。 :[A?A4l  
p^p'/$<6_  
扩展阅读 +A'}PXm*tu  
DfAiL(  
扩展阅读 ^fA3<|  
 开始视频 b%=1"&JI:  
-     光路图介绍 X4
Pm)N`  
 该应用示例相关文件： (jp1; #P!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 M
/n[&  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 o%vIkXw  
Q{%HW4lg  
M3hy5j(b  
QQ：2987619807 Nb#H@zm