[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) ue#Yh  
应用示例简述 kDr0D$iE  
1. 系统细节 X8=sk  
 光源 `)s>},8W!  
— 高斯激光束 WjvD C"  
 组件 C!aK5rqhv  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 C~a-R#  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 x'wT%/hp  
 探测器 \!,@pe_  
— 视觉感知的仿真 c`h/x>fa  
— 高帽，转换效率，信噪比 (@1*-4
l  
 建模/设计 l/w<R  
— 场追迹： I!sB$=n  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Rw\S-z/  
Xm}~u?$3  
2. 系统说明 f6Io|CZWJ  
|lhVk\X  
/|2#s%|-=  
QBiLH]qa  
3. 建模&设计结果 , *A',  
ONw;NaE,  
不同真实傅里叶透镜的结果： {JlW1;Jc7  
Y l1sAf/  
)R`w{V  
aPMqJ#fIr  
4. 总结 ZNvnVW<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $!_]mz6*  
30v 3C7o=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -5 YvtL  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 T7{Z0-  
9(( QSX  
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。 Y|iJO>_Uu=  
c~+;P(>  
应用示例详细内容 U ExK|t  
Zom7yI  
系统参数 Cq,ox'kGl  
;h"?h*}m!\  
1. 该应用实例的内容 6n.W5 1g(s  
N3Jfp3_b@  
L27i_4E,  
0?",dTf3i  
nsJN)Pt  
2. 仿真任务 ;hOrLy&O  
`"<} B"s  
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。 5Q.bwl:  
!v2D 18(  
3. 参数：准直输入光源 yH8 N8  
1Yy5bg6+E  
5]&vs!wH  
$#dPM*E  
4. 参数：SLM透射函数 ]&3UF?  
J['paHSF  
r2T-=XWB  
5. 由理想系统到实际系统 >y&4gm  
i`^`^Ka  
h
Y.zwotH  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 #`C;@#xr  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 %:/_O*~)Yg  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 p*r
BT,'  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 :o}Ju}t  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !Q`GA<ikv  
h,q%MZ==^s  
 ?6!7fs,  
JBCcR,\kM*  
f!~gfnn  
应用示例详细内容 X$zlR)Re  
Nkt(1?:
-'  
仿真&结果 Ch`XwLY9  
)~<8j  
1. VirtualLab中SLM的仿真 qJj;3{X2  
iNR6BP W  
 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)。 !aD/I%X  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 zLlu%Oc  
 为优化计算加入一个旋转平面 FLO#!G  
XQhBnam%  
c,1Yxg]|  
M$z.S0"  
2. 参数：双凸球面透镜 <@}~
Fp@  
(z0S5#g ,x  
Vt:]D?\3  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 LXaT_3;  
 由于对称形状，前后焦距一致。 d_&R>GmR$  
 参数是对应波长532nm。 :luVsQ  
 透镜材料N-BK7。 Lo
LmT7  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 5tg  
9cAb\5c|  
%_wX9ZT  
5B!l6ST  
\iAkF`OC  
,V3P.ni]  
3. 结果：双凸球面透镜 ^0R.U+?+  
=yiR
B?  
D;
It0"  
 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。 'H2TwSbIXI  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ^c}Z$V  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 RF 4u\ \  
^WP`;e  
F_=RY]  
o~,dkV
  
RV5X0  
4. 参数：优化球面透镜 q_5k2'4K  
R:98'`X=  
T9\wkb.  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 IpmblC4  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Qj?+R F6(  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 5YaTE<G  
 透镜材料同样为N-BK7。 DPJ#Y -0  
~AxA ,  
3(':4Tas  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &IM;Yl  
nnX,_5s  
v2:A 4Pd:+  
Tm5]M$)  
5. 结果：优化的球面透镜 }<o.VY&;.  
W XDl\*n  
bR6.Xdt.n  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Yjv}@i"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 tT87TmNsA  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 8[U1{s:J  
5BCXI8Ox9x  
fn )m$\2  
n5A0
E2!  
6. 参数：非球面透镜 mOr>*uR  
kDS  
hm>JBc:n-  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Z9mY*}:U~  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 C3Q[L}X\  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 pi:%Bd&F  
F6R+E;"4R'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Vm6G5QwM  
Tw"u{%t  
$-m@cObw!.  
>4`("#  
b;#3X)  
7. 结果：非球面透镜 bsy\L|wd  
[ps5;  
]7n+|@3x  
 生成期望的高帽光束形状。 ,j^ /~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 xal+buOiP  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 n=l>d#}$%T  
"l vPge  
nIJ2*QJ  
4%1sOnl  
\ni?_F(Y  
8. 总结 sL|*0,#K  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7
J,j
 
Esvr~)Y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "hi?/B#d  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \\XvVi:B  
Yo3my>N&g  
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。 J3gJSRT@P  
Ac
}+Uq  
扩展阅读 1@sy:{ d`  
Y3+DTR0|'  
扩展阅读 =mxG[zDtQ  
 开始视频 u8L%R[#o  
-     光路图介绍 TZ{';oU  
 该应用示例相关文件： e/JbRbZX  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 B-PN +P2  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ;`',M6g  
r18euB%  
V/"UDof  
QQ：2987619807 68JYA?