[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) :hCp@{  
应用示例简述 ()=  
1. 系统细节 SWPr5h  
 光源 oG3>lqBwD2  
— 高斯激光束 yG2j!D  
 组件 P*)}ENY  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !imm17XQ\  
— 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 *:aJlvk  
 探测器 pDrM8)r
 
— 视觉感知的仿真 b P4R  
— 高帽，转换效率，信噪比 j<Lj1P3  
 建模/设计 1^b-J0  
— 场追迹： egK,e?~  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 `SZ^~O  
.@gv}`>  
2. 系统说明 -[".km  
m9a(f>C  
7rbl+:y2  
M(0:>G  
3. 建模&设计结果 {ajaM'x  
:,]V
03  
不同真实傅里叶透镜的结果： q1.w8$  
S XIo  
\%K< S  
(6L[eWuTn  
4. 总结 <A;R%\V  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 gp$oQh#37;  
r**u=q%p  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7D|g|i
  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TG=) KS  
^uD r
  
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。 4ac2^`  
5<0&y3  
应用示例详细内容 ^dJ/>?1  
C1:efa<wV  
系统参数 Cb%?s  
 Cdin"  
1. 该应用实例的内容 E=_M=5]  
}*4XwUM e  
rn"'tvhm  
BA4qQCS;5  
K.Nun)<  
2. 仿真任务 =6y4*f  
7q&Ru|T33  
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。 6FFQoE|n
 
C (L1  
3. 参数：准直输入光源 xX.fN7[  
H~Xi;[{7  
kAsYh4[  
6",S$3q  
4. 参数：SLM透射函数 66NJ&ac  
$b,o3eC  
.DR^<Qy  
5. 由理想系统到实际系统 TRW{`b[  
8=Xy19<;t  
a/A$ MXZ_  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 A.8{LY;  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 >`R}ulz)  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 2R66 WKQ  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 [xe(FFl+  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 uH!uSB2  
j qfxQ
  
3)b[C&`  
9%55R >s$  
TUuw  
应用示例详细内容 \bNN]=  
L 1iA ^x  
仿真&结果 6c>cq\~E  
f_2tMiy5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 XUTI0  
dF$a52LS  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 FRqJ#yd]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 `"`/_al^  
 为优化计算加入一个旋转平面 {>$i)B  
yE1M+x./  
I-<U u2  
lJ1_Zs `  
2. 参数：双凸球面透镜 `p0+j  
@Cg%7AF  
}QrBN:a$(  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 b{q-o <Q  
 由于对称形状，前后焦距一致。 nW#UBtZ  
 参数是对应波长532nm。 fl%X>\i/7  
 透镜材料N-BK7。 k@vN_U
n  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 rV;X1x}l  
O1!hSu&  
n3Uw6gLD  
i8t
%v  
;n1<1M>!  
6?GR+;/  
3. 结果：双凸球面透镜 2wCTd:e:  
cXP*?N4Cf  
6xI9%YDy  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 5M6`\LyU  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 g+'=#NS}  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 =LLix . >  
)*6]m1  
Nmu;+{19M  
}e[;~g\&  
g>].m8DZ'  
4. 参数：优化球面透镜 'VVEd[  
"`WcE/(  
[H"\<"1o  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 +Wgp~$o4  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Z|l/6L8  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 qkHdr
2  
 透镜材料同样为N-BK7。 abAX)R'  
9*`(*>S  
r5#8Vzr  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P[Q3z$I}  
DNYJR]>  
'8RBR%)y  
6ooCg>9/Z  
5. 结果：优化的球面透镜 z#DgoA  
04npY+1 8%  
\Z~|ry0v{d  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _6O\*|'6  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 0Z{;sW  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 FR5P;Yz%H  
)H HBf<  
s1"dd7&g'  
=H8 LBM  
6. 参数：非球面透镜 '+8`3['  
St`3Z/|h  
.A6i?iROe  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 hW~XE{<  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 wgETL|3-  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 J]m[0g7O_  
uC2-T5n'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ej;BI#gx=  
;&K +x@  
6!&DH#M  
hv4om+  
PP1?UT=]  
7. 结果：非球面透镜 P84uEDY  
}hoyjzv]L  
3_5]0:?]-  
 生成期望的高帽光束形状。 "bhF`,V  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 
,\]`X7r  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 q eW{Cl~  
[v%j?  
4Y.o RB  

8gIf  
BSyl!>G6n8  
8. 总结 A ,$CYLj+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 'Ed
m /+  
&N+i3l6`  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }HLs.k4-;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q"(*SA+-|  
' 5F3,/r  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 d~hN`ff  
7]J7'!Iz  
扩展阅读 AJJa<c+j  
(H[.\O-`  
扩展阅读 9|{t%F=-  
 开始视频 e'y$X;nIv  
-     光路图介绍 GxynLXWo>  
 该应用示例相关文件：
-u n
K;  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 pPD}>q  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 R5b!Ao  
P/ XO5`  
mzGMYi*  
QQ：2987619807 4^IqHx;bj