[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) 7` &K=( .  
应用示例简述 9"oc.ue.2D  
1. 系统细节 fH>]>2fS  
 光源 u3Ua>A-  
— 高斯激光束  |G{TA  
 组件 *l^h;RSx  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ?> }bg  
— 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 R9~%ORI#;  
 探测器 _a^%V9t  
— 视觉感知的仿真 nRJcYl~ Y  
— 高帽，转换效率，信噪比 yX?& K}JI  
 建模/设计 J6Cw1Pi  
— 场追迹： o`7Bvh2  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 q@H?ohIH  
a6fMx~  
2. 系统说明 +U% = w8b  
W& w-yZ  
hC=9%u{r?  
YeK PoW  
3. 建模&设计结果 fHdPav f,S  
3w#kvtDVm  
不同真实傅里叶透镜的结果： 1 f).J  
Yu`b[]W  
nJNdq`y2  
LS*^TA(I[  
4. 总结  k/ls!e?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 XTyJ*`>  
YD 1u  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +v{<<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 aHvTbpJ  
\E5%.KR  
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。 uAwT)km {  
F_$eu-y  
应用示例详细内容 -=I*{dzly  
{=VauF  
系统参数 !inonR  
=r
FgOdj  
1. 该应用实例的内容 "z8L}IC!e5  
q4C$-W%rj  
t ]7>' U  
=
0cyGo  
be}^
}w=  
2. 仿真任务 < {$zOF}  
Xkk m~sM6  
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。 Ox#%Dm2  
S;[9 hI+  
3. 参数：准直输入光源 R-+k>_96|  
+q[puFfl  
4{7O}f  
GcmN40  
4. 参数：SLM透射函数 v,#*%Gn`%  
b`)^Ao:  
N&n2\
Y  
5. 由理想系统到实际系统 I@76ABu^  
(sSMH6iCif  
*_ {w0U)  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 t
>:2F,0K9  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 C(qqGK{  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ~_OtbNj#  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 &_n~#Mex  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 maW,YOyRN  
}@>=,A4Y  
F?TxViL  
M[LjN  
gh>'O/9  
应用示例详细内容 M}MXR=X,  
$\h\,N$y  
仿真&结果 rPWn  
a/Z >-   
1. VirtualLab中SLM的仿真 R`sU5:n  
 *(5y;1KU  
 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)。 |7KW
'=O  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 \WKly  
 为优化计算加入一个旋转平面 x2/L`q"M?=  
u?6L.^Op  
G41 gil6k  
5RD\XgyN]  
2. 参数：双凸球面透镜 b.V\EOk  
-F\xZ  
kW=g:m  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 f.SV-{O_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 r^3/Ltd5/  
 参数是对应波长532nm。 hqOy*!8'@  
 透镜材料N-BK7。 .4P5tIn\  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ^|-*amh  
-?{bCq  
}+";W)R  
p(dJf&D  
wn2+4> |~p  
m!{Xuy  
3. 结果：双凸球面透镜 FrXFm+8 F  
=8FV&|fP  
l+g\xUP  
 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。 gw[\7  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Uv|z c  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ')ZxWYT O^  
2 |lm'Hf  
qOOF]L9r%u  
I!'PvIyO  
w;@DcX$]  
4. 参数：优化球面透镜 (3PkTQlE  
"f/91gIzm'  
oj\av~cI  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 78a!@T1#  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^Qrezl&  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 |Yq0zc!  
 透镜材料同样为N-BK7。 "o"ujQ
(v  
<k'JhMwN  
A0Z<1|6r*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 H{}0-0o  
;e~Z:;AR  
F~j U;L  
hF`e>?bN  
5. 结果：优化的球面透镜 3u]#Ra~5  
i$MYR @  
m=;0N
Ls4  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ':al4m"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 qbu>YTj  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Z#H] yG  
?1%/G<  
pbg[\UJyd  
/B>p.%M[&  
6. 参数：非球面透镜 (Uk1Rt*h  
!=%E&e]  
$gKMVgD"  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 #H]b Xr  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 dV+%x"[:  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 1O" Mo  
#XSs.i{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 B<)c{kj  
r0 %WGMk2  
mDJF5I  
fwvPh&U&  
d)V"tSC,  
7. 结果：非球面透镜 < H1+qN=]`  
s"1:#.u  
2Eq?^ )s  
 生成期望的高帽光束形状。 w.s-T.5.j  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Fqtgw8  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 S 6e<2G=O  
+<cvyg5U  
I_vPGafMx  
~lB im$o  
w]n ,`r^  
8. 总结 ]7H ?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 L`"PaIMz  
u$T`Bn  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 bcgh}D  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 CH |A^!Zm  
B(}u:[ b^S  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 _Ju@<V$  
\SB~rz"A  
扩展阅读 ?sF<L/P0 F  
45cMG~]p  
扩展阅读 %onUCN<O`  
 开始视频 k+*DPo@)
 
-     光路图介绍 FmU>q)  
 该应用示例相关文件： (e>.hfrs  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Dx<">4
 
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 UzLe#3MU  
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QQ：2987619807 fC!]MhA"i