[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) [PT}!X7h  
应用示例简述 -L@=j  
1. 系统细节 9L,T@#7  
 光源 `KN{0<Ne  
— 高斯激光束 PQ" Dl=,  
 组件 hE${eJQ| U  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 \Uiw: ,  
— 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 $1YnQgpT  
 探测器 S3
w? X  
— 视觉感知的仿真 +}]xuYzo
 
— 高帽，转换效率，信噪比 qW*)]s)z  
 建模/设计 [/FIY!nC?  
— 场追迹： PYGHN T  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 oVdmgmT.Y  
zKv
}J  
2. 系统说明 K2JS2Y]  
V.qB3V$  
}I"^WCyH  
GI/o!0"_  
3. 建模&设计结果 S"*wP[d.9  
>Uz3F7nHi  
不同真实傅里叶透镜的结果： wXe.zLQ  
@xo9'M<l  
'a}pWkLB  
:v#3;('7  
4. 总结 YRFM1?*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \O56!,k  
gO29:L[t  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9"[#\TW9Vb  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 YvonZ  
]*).3<Lw  
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。 lq7
4Fz&(  
o}BaZ|iZ2  
应用示例详细内容 WE\V<MGS/  
IIzdCa{l  
系统参数 EG,RlmcPp  
qbjRw!2?w  
1. 该应用实例的内容 9kcAMk1K  
&W1c#]q@r  
!^w+<p  
@<_4Nb  
3/iGSG`  
2. 仿真任务 q*>`HTPcU  
9!tRM-  
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。 gq
E{  
N7XRk=J  
3. 参数：准直输入光源 m6s32??m  
 C+_ NG  
L49`=p<  
h-V5&em"_  
4. 参数：SLM透射函数 >Py=H+d!j  
{C [7V{4(%  
7P=j2;7 v  
5. 由理想系统到实际系统 pl5!Ih6  
>k"/:g^t  
Pt E>08  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 )tB mSVprl  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Ef69]{E  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 e tY9Pq  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 oE}1D?3Sp  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 wJi
p{  
{A{=RPL  
tJc9R2  
-rUn4a  
_jp8;M~Z  
应用示例详细内容 9M<{@<]dm  
`zF=h#i  
仿真&结果 0]&~ddL  
S7@.s`_{w  
1. VirtualLab中SLM的仿真 V1M oW;&  
|dK_^~;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)。 !ce:S!P  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 in$Pk$ c  
 为优化计算加入一个旋转平面 sa{X.}i%E  
t\X5B]EZ  
zgV{S Qo  
to2dkU  
2. 参数：双凸球面透镜 .M!HVq47m  
x,pzX(  
;kY'DKL(  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 )=#QTiJ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 jU/0a=h9  
 参数是对应波长532nm。 O.Z<dy
+  
 透镜材料N-BK7。 QOMh"wC3  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 8sLp! O;f2  
wjDLsf,  
t0(1qFi  
; 7k@_  
&^92z:?  
4g
zrxV  
3. 结果：双凸球面透镜 Y;G+jC8   
"aHA6zTB  
b$[O^p9x  
 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。 1jO}{U  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 P >HEV a  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 lOYzo  
f 0D9Mp  
l*rli[No  
dX?8@uzu  
%i:Sf  
4. 参数：优化球面透镜 Z7lv|m&  
D<78Tm x  

2Ck'A0d  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 1--_E,Su>  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 <KlG#7M>  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 |]y]K%  
 透镜材料同样为N-BK7。 6SJ  
;rC)*=4#  
[9Q}e;T  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 PRa#;Wb  
!lpKZG  
)*Xd  
+zn&DG0\X  
5. 结果：优化的球面透镜 9)}Nx>K  
F l@%?  
uczOSd  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 c0h:Vqk-  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 [<CIh46S.  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 s~V%eq("}  
j+YA/54`  
Q4i@y6z  
V/"P};n  
6. 参数：非球面透镜 OiAP%7i9  
g:V8"'  
b+7!$  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9O1#%  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 5'*v-l,[  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 #[=%+*Q  
&iYy  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \-i5b  
"-bsWC  
y(!J8(yA  
:.u[^_   
anxZ|DE  
7. 结果：非球面透镜 t|XQFb@}  
pH!e<m  
jr,j1K@_t  
 生成期望的高帽光束形状。 *>"k/XUn$  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 :jo !Yi  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Teo&V  
,z8<[Q-#  
H& L  
/-J12O  
zPWJ=T@N  
8. 总结 k?[|8H~2C  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1j4(/
A  
n_ORD@$]  
 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;fi  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Pi7IBz  
eksYIQZ]  
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。 )}`3haG  
`GGACH3#s  
扩展阅读 Y
I0ubB  
)3 C~kmN7  
扩展阅读 |^ K"#K  
 开始视频 $;@LPE  
-     光路图介绍 sA!
,)'6  
 该应用示例相关文件： '(N -jk  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 H#zsk*=QD  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 I"AgRa  
^dc~hD  
"j(?fVx  
QQ：2987619807 60*;a*cy