[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) hD/bO  
应用示例简述 lA<IcW  
1. 系统细节 T<0Bq"'%  
 光源 o;JBe"1  
— 高斯激光束 '4A8\&lQO  
 组件 r(yb%p+  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 STmCj  
— 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 !lF|90=  
 探测器 Om0S^4y]x  
— 视觉感知的仿真 jL)aU> kN  
— 高帽，转换效率，信噪比 T`=N^Ca1!`  
 建模/设计 2g^Kf,m  
— 场追迹： JqH2c=}-  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 n6nwda  
2Xgw7` !L  
2. 系统说明 ls6ywLP{  
6#5@d^a  
q#PGcCtu  
y\@;s?QL  
3. 建模&设计结果 N_r*Ig  
"O|fX\}5  
不同真实傅里叶透镜的结果： _ #l b\  
(vjQF$Hp  
cuquA ~  
g
m],  
4. 总结 M)EUR0>8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4aB`wA^x  
rsP-?oD8)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 gpr];lgS  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =fi.*d?$7  
+.\JYH=yEr  
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。 Z/uRz]Hi  
!,\9,lc  
应用示例详细内容 sS(^7GARa  
Ok({Al1A,w  
系统参数 Ed*`d>  

{Rw~G&vQ  
1. 该应用实例的内容 "Jnq~7]  
T:.J9  
e@^}y4 C  
7X}_yMxc  
Punbw\9!d,  
2. 仿真任务 OR"ni  
W {dx\+  
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。 S^D ~A8u  
N'
m:V  
3. 参数：准直输入光源 ;N"XW=F4e  
s9`T%pg  
KS(T%mk\  
3+ i(fg_  
4. 参数：SLM透射函数 S8,+6+_7  
Cv$TNkP*  
8@+YcN;->  
5. 由理想系统到实际系统 vW)GUAF[  
p-KuCobz]  
QTn-n)AE  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 NKd@Kp`,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 }.b[az\T  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 `(o1&  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Ha C?,  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 MB"?^~Sm  
[sKdIw_  
x-Mp6  
dqKTF_+VhA  
=h_4TpDQ  
应用示例详细内容 @MB;Ez v  
(J^ Tss  
仿真&结果 !&'xkw`  
$yFur[97C  
1. VirtualLab中SLM的仿真 M;43F*  
swLgdk{8
n  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Bxa],inuZ  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Y6D=tb  
 为优化计算加入一个旋转平面 TyBNRnkt  
s` 9zW,  
`chf8  
XIp9=jhSR  
2. 参数：双凸球面透镜 [#9ij3vxd  
"!Qhk3*  
*V"
cu  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
r 2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 s)M2Z3>+  
 参数是对应波长532nm。 D 1hKjB&  
 透镜材料N-BK7。 xwRnrWd^6  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 M3t_!HP}!  
%MjPQ  
nL:vRJr-$  
xY~ DMcO?  
@`
_j't,  
93!a  
3. 结果：双凸球面透镜 Iiy:<c  
Uv+pdRXn  
3tm z2JIb  
 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。 _N-7H\hF  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Q[b({Vj;tG  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 f<}!A$wd  
Fb``&-Qm:  
- 5k4vx N}  
Wig0OZj  
c^6`"\X^g  
4. 参数：优化球面透镜 / P:Hfq  
=:g^_Hy  
zhCI+u4/qz  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 "yz\p,  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ~lF lv+,%  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 -DuiK:mp  
 透镜材料同样为N-BK7。 9Y4N  
n5JB'F)  
nEp'l.T  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Y(:OfC?  
g~y9j88?  
Fd\XDc[g  
=3zn Ta }  
5. 结果：优化的球面透镜 a:|4q  
;OPCBdr  
]8_h9ziz
 
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 tZ@+18  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 TcP1"wc  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >=`c [=:Z_  
n% `r  
QlS5B.h,  
ATzNV=2s  
6. 参数：非球面透镜 .3U[@*b(  
v\Wm[Ld  
_eQ
P0N  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 :HE]P)wz-  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 }g*-Ty  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 O7dFz)$  
`HM3YC  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 vaf9b}FL  
hY1|qp  
38m%if
h)  
YMi(Cyja&  
Uo@NK  
7. 结果：非球面透镜 KyyG8;G%  
q%k+x)  
@|GeR  
 生成期望的高帽光束形状。 p\{+l;`  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Z M+Hb_6f  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 0lRH Yu  
zkp Apj].  
&1p8#i  
0v@/I<
 
N-r
mk  
8. 总结 K7hf m%`N  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]hj1.V+  
|%}s$*s  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 j&/.[?
K  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5|R
2cc|"9  
eCp|QSXE  
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。 fl"y@;;#h  
>-w=7,?'?z  
扩展阅读 UPKi/)C;  
MA+-2pMc|7  
扩展阅读 <!9fJFE  
 开始视频 e9W7ke E*  
-     光路图介绍 mbBRuPEa=u  
 该应用示例相关文件： l;BX\S  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 m IzBK]@^  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 eUkoVr   
f%{Tu`  
p{a]pG+3  
QQ：2987619807 }%YHm9)