[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) ,Zn6T"[$  
应用示例简述 N<:c*X  
1. 系统细节 uS`}  
 光源 7! >0  
— 高斯激光束 {wz)^A sy  
 组件 );d07\V  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 agx8*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 mcd{:/^?  
 探测器 <!Cjq,Sk7  
— 视觉感知的仿真 ?;CIS$$r  
— 高帽，转换效率，信噪比 V ,p~,rC  
 建模/设计 zX_F+"]THt  
— 场追迹： I2$DlEke  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 '/u|32  
AyO%,6p[  
2. 系统说明 2~$S @c  
#("M4}~  
RBrb7D{  
/&Oo)OB;  
3. 建模&设计结果 O]PM L`  
(uvQ/!  
不同真实傅里叶透镜的结果： c1k[)O~  
(2#Xa,pb  
hE {";/}J  
)&1v[]%S  
4. 总结 e' l9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 TxPFl7,r  
9?,i+\)qK@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `#ruZM066  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 GfELL`yz  
wPM>-F  
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。 ]%A> swCpn  
1- s(v)cxh  
应用示例详细内容 +;~o R_p  
Nj4CkMM[3  
系统参数 ~6i'V?>  
}"TQ\v$  
1. 该应用实例的内容 i4|R0>b  
AaYH(2m-  
$@'BB=i  
?-)!dl%N  
({j8|{)+  
2. 仿真任务 IADHe\.  
&K0b3AWc  
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。 GmR3 a  
We{@0K/O
 
3. 参数：准直输入光源 F `o9GLxM}  
U)8yd,qG[%  
j$q5m 24L  
j2Dw7"f3  
4. 参数：SLM透射函数 pRun5 )7  
yIKpyyC9H  
33DP?nI}  
5. 由理想系统到实际系统 csW\Q][  
:*KTpTa  
u$R5Q{H_  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 )7*'r@  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ni2#20L  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 6HK1?  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 4 -tC=>>wc  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Vq+7 /+2"  
7{}E{/  
@
\&j3A  
m&gd<rt/  
vIJ5iLF  
应用示例详细内容 |`:cB  
oY^I|FEOz  
仿真&结果 YAc:QVT87  
!-OZ/^l|O`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 q2E{o)9  
'UsR/h5T  
 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)。 XA!a^@<H  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $Lj]NtO  
 为优化计算加入一个旋转平面 /.0K#J:  
o08g]a  
2%WeB/)9  
'l^Bb#)"  
2. 参数：双凸球面透镜 ! :]_-DX  
,}IcQu'O  
B`-uZ9k   
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 z)C}}NH*!@  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ooJxE\L
  
 参数是对应波长532nm。 "a[;{s{{.  
 透镜材料N-BK7。 rQ*w3F?:  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。  ~frsgHW  
06&;GW!-  
J`5+Zngr  
Jai]z  
dnLjcHFj&  
oUnb-,8n  
3. 结果：双凸球面透镜 uNn1qV  
ysOf=~1  
^rJTlh 9  
 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。 7N 0Bj!  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Ij(<(y{?Q1  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 hn2:@^=f  
e^eJ!~0  
%J1'>nI!q  
(@}^ 3jpT  
l!:bNMd  
4. 参数：优化球面透镜 "~ID.G|<  
_5 SvZ;4  
d=bKNA90  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 VvW4!1Dl  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 bWA_a]G  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 A>gZl)c  
 透镜材料同样为N-BK7。 .fzyA5@l  
F8?,}5j  
y0p=E^QM  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1K3XNHF  
Z~SAlhT  
{oY"CZ2  
/4Wf\ Zu  
5. 结果：优化的球面透镜 fh`Y2s|:7R  
!f(A9V  
&C MBTY#u  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ,5zY1C==Ut  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Cl3vp_  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 R7rM$|n=o  
Y[L,rc/j  
CfW#Wk:8J  
dsw^$R}  
6. 参数：非球面透镜 =k<b* 8  
s7yKxg+`{  
SHYekX  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 g"sb0d9  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 #tZ!D^GQHq  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 9)+!*(D  
(QIU3EN  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }BS EK<W  
e-`9-U%6  
$DH/  
 Fw[1Aa#  
iyCH)
MA  
7. 结果：非球面透镜 x(u.(:V  
BsXF'x<U*  
{G=>WAXo  
 生成期望的高帽光束形状。 N_:!uR  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 w;@v#<q6  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Fb<'L5
}i  
=?Ry,^=b  
pWzYC@_W  
Mm8_EjMp  
?W ^`Fa)]o  
8. 总结 br88b`L  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Tg O]q4  
x3'ANw6E  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 o!h::j0,~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Ow?~+) 4  
9u=]D> kb  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 hFoeVM[h  
9*j"@Rm  
扩展阅读 Yw=@*CK'  
Z-t qSw8n  
扩展阅读 3U?gw!M>  
 开始视频 G:+D1J]  
-     光路图介绍 _Rjbm'kC  
 该应用示例相关文件：
 XU"G  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
%mlH  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 "?aE3$/  
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QQ：2987619807
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