[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) xtFGj,N  
应用示例简述 mhW*rH*m  
1. 系统细节 )N3XbbV  
 光源 Ux-i iH#s  
— 高斯激光束 }'WEqNuE  
 组件 >!3r7L
gK  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 " 7g\X$  
— 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 z]HaE|j}S  
 探测器 CNl @8&R  
— 视觉感知的仿真 3)y=}jw  
— 高帽，转换效率，信噪比 P=.~LZZ]89  
 建模/设计 uH)?`I\zrd  
— 场追迹： +F*h\4ry#  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 o4jh n[Fx  
?JBA`,-  
2. 系统说明 "s}Oeu[  
{DZ xK(  
9"zp>VR  
*U-:2u
f  
3. 建模&设计结果 VfwH:  
D!z'Y,.  
不同真实傅里叶透镜的结果： 0\V
)DV.i  
DFvGc`O4  
kH`?^^_yJ  
V''fmWo7  
4. 总结 -Jt36|O  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 R'8S)'l  
yMt:
L)+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 TfHL'u9B  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^^F 8M0k3  
jig3M N  
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。 /vC!__K9:  
V9jxmu F,  
应用示例详细内容 a#lytp  
Eu<f  
系统参数 8tVSai8[  
~n!&~  
1. 该应用实例的内容 Qq'e#nI@  
1OV] W f  
6s'n r7'0  
q[9N4nj$<  
bGkLa/?S  
2. 仿真任务 `z$P,^g`  
.PV(MV  
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。 qOIVuzi*  
Uq~b4X$  
3. 参数：准直输入光源 3D^cPkX  
5 D=r7  
T8&eaAoo  
Q @[gj:w  
4. 参数：SLM透射函数 zszmG^W{  
}9glr]=  
;&'ryYrex  
5. 由理想系统到实际系统 ZH*h1?\X  
sVGQSJJ5  
sPVE_n  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 \hn$-'=4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 1;'-$K`}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 eoXbZ  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1z0|uc
 
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ><S(n#EB  
g*`xEb='  
5W$Jxuyqj  
EJRkFn8XG'  
zR<fz  
应用示例详细内容 }!?RB v'W  
tCm]1ZgRW  
仿真&结果 B?yjU[/R  
M< .1U?_#  
1. VirtualLab中SLM的仿真 z"mpwmv5  
fFYoZ/\  
 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)。 \WbQS#Z9  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 s~bi#U;dF  
 为优化计算加入一个旋转平面 8Lgm50bs  
w^("Pg`  
0igB pHS  
ly35n`  
2. 参数：双凸球面透镜 ]T)<@bmL  
sH_,P  

<=D a  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 N3*1,/,l.  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ?L0k|7  
 参数是对应波长532nm。 -(>Ch>O  
 透镜材料N-BK7。 co1aG,>"q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 VIN0kRQ#  
>fth iA  
FvG?%IFM  
I8`$a  
%4Qs|CM)m  
v;U5[  
3. 结果：双凸球面透镜 k`A39ln7wu  
(x?Tjyzw  
(vX<Bh  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Pqw<nyC.  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 kU=U u>  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 IGT9}24  
q mv0LU  
h_+  
nxx/26{  
E`V\/`5D  
4. 参数：优化球面透镜 "P54|XIJ\  
FpU8$o~r{  
t*-cX  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 -zn_d]NV  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 
%+Y wzL{  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 kd\Hj~*  
 透镜材料同样为N-BK7。 CaO-aL  
02trjp.f  
5%e+@X;j  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4OQ,|Wm4G  
z7gX@@T  
k.K#i /t  
j7Ts&;`[*  
5. 结果：优化的球面透镜 yz=X{p1  
t|i<}2  
.UNV &R0  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 o|xZ?#^h  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 X(X[v]  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 6}e*!,2Xj  
8.8t$  
h~](9es  
qt*+ D  
6. 参数：非球面透镜 R3l{.{3p2  

m8b,_1  
|*UB/8C^/!  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 {,+c  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 M<n'ZDK`W  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 jBOl:l,+  
(.V),NKG  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 jVQ89vf ~  
Iia.`"S  
rzn,NFI  
9J?s:"j  
 0.0-rd>  
7. 结果：非球面透镜 >h#w~@e::  
{vCtp   
;l0dx$w  
 生成期望的高帽光束形状。 $HsNV6  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ocJG4#  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 L/exR6M7  
\|HNFxT`  
FA$32*v  
j]<K%lwp  
uW[[8+t|  
8. 总结 p^|l ',e  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 G%t>Ll``C  
4d4+%5GE  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 bIyg7X)/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C`ky=
 
?\,^>4x?  
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。 ,r;xH}tbi  
2a48(~<_  
扩展阅读 ybE
2N  
#IM.7`I  
扩展阅读 tLa%8@;'$  
 开始视频 |&rCXfC  
-     光路图介绍 I*3}e
rT  
 该应用示例相关文件： n*=#jL  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 {#k[-\|;  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 8mKp PwG0  
aW&)3C2-x  
"^\q{S&q2P  
QQ：2987619807 }0Ns&6)xG