[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) #0zMPh /U}  
应用示例简述 T&j_7Q\;vI  
1. 系统细节 &J,MJ{w6"  
 光源 y?zNxk/p  
— 高斯激光束 Rbm"Qz  
 组件 )u7y.o  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 dX^OV$
 
— 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 0V}knR.l  
 探测器 ^/h,C^/;  
— 视觉感知的仿真 tH`!?  
— 高帽，转换效率，信噪比 9|jk=`4UK  
 建模/设计 TGlIt<&  
— 场追迹： i?.MD+f8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Xb@lKX5Re  
|kB1>$  
2. 系统说明 2WE_NEpJI  
07:CcT  
A(S=  
*F42GiBZR  
3. 建模&设计结果 $DuX1T  

U ]Ek5p  
不同真实傅里叶透镜的结果： Y_ b;1RN  
EZ15  
*G"L]N
q#  
mI_ ?hl?Pv  
4. 总结 ~G+o;N,V  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2m7Z:b  
?j6?KR@#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 zZ@]Kq;.s  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kC"lO'  
-rb]<FrL^  
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。  ky0Fm W  
Y]!8Ymuww@  
应用示例详细内容 (qG |.a  
{x$jGiag+8  
系统参数 !#wd~: H  
cOkjeHs 5  
1. 该应用实例的内容 )4q0(O)d  
5Arx"=c  
TY6 D.ikA  
>G(M&  
c((^l&  
2. 仿真任务 BIovPvq;i  
~?T*D*  
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。 kqxX!  
zX*+J"x  
3. 参数：准直输入光源 X2^`Znq9  
XMzL\Edo
 
Hyx%FN=  
R
RR'azT  
4. 参数：SLM透射函数 8#b>4Dx  
#!!Ea'3Iq  
A&u"NgJ  
5. 由理想系统到实际系统 j[2?}?  
l8rBp
87Q  
/|v:$iH,C  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 YbjeM6#E  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 "9mJ$us  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :j2G0vHIl(  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 =gL~E9\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 >5G2!Ns'  
AT.WXP0$A  
<7Igd6u  
doM}vh)6  
QJ1_LJ4)a  
应用示例详细内容 $42%H#  
nu|paA  
仿真&结果 ETQ.A< v  
BfQRw>dZ"{  
1. VirtualLab中SLM的仿真 E07g^y"}i  
Id-?her>B  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 <~ E'% 60;  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 &Xw{%Rg  
 为优化计算加入一个旋转平面 >:7W.QLRU  
'U=D6X%V9m  
G;r-f63N  
7/^`y')  
2. 参数：双凸球面透镜 /Hxz@=LC1  
eyPh^c]?`8  
I[b@U<\  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 D4jf%7X!Lu  
 由于对称形状，前后焦距一致。 NY]`1yy  
 参数是对应波长532nm。 T^'NC8v  
 透镜材料N-BK7。 
5G-)>  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 GWP;;x%  
-8F~Tffx  
n- cEa/g  
i^hgs`hvU  
bqBgq  
&j2fh!\4  
3. 结果：双凸球面透镜 ^'"sFEV7RN  
!L5[s  
u[25U;xo  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 f#9DU}2m  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 N[G<&f9  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 K&{*sa r  
'W0?XaEk-  
~i&Lc7Xl  
h9Zf4@w  
ba_T:;';0  
4. 参数：优化球面透镜 JpuF6mQ  
~$I2{I#W  
**jD&h7$s-  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 >{_`J  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 !M]_CPh]  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4BSSJ@z  
 透镜材料同样为N-BK7。  %trtP  
<&&xt ?I.  
vF45tw  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 iRwqt-WZ  
?kvc`7>  
v&:R{  
lH_S*FDa  
5. 结果：优化的球面透镜 E&G_7->  
pq;)l(Hi  
0q%=Vs~@g  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 nU Oy-c  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 muSQFIvt  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ~O{sOl _<4  
#]`ejr:2O  
"Q*Z?6[Z  
L@rKG~{Xy  
6. 参数：非球面透镜 %;,D:Tv=&  
gd9ZlHo'Id  
G $u:1&  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 XK:KW
qW  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 h%kB>E~  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 l\8l.xP  
?3tR(H<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 IQK
__)  
-CW$p=y}  

p-U'5<
n  
lyzMKla"  
ku,Y-  
7. 结果：非球面透镜 B1@c`BJ;9T  
D]+tr%  
"HR &Rf k  
 生成期望的高帽光束形状。 S\<]|tM:x  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 _96hw8  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Vxif0Bx&/d  
8xU
mg&  
v~73  
!ViHC}:  
tq9t(0EL  
8. 总结 8<u_ wt@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ZMJ\C|S:  
tZ1iaYbvV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9s)YPlDz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 d87pQ3e:&  
<wTkPErUG  
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。 9;;1 "^4/  
FK!9to>  
扩展阅读 AiiOs?  
EAFKf*K=  
扩展阅读 z$p+l]  
 开始视频 }/G~"&N[  
-     光路图介绍 \~nUk7.  
 该应用示例相关文件： z'r.LBnh  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2q# t/oN3T  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ,K7C2PV6  
3 Yl[J;i  
n[WXIE<  
QQ：2987619807 #v-)Ie\F?