[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) &`0heJ 5Yn  
应用示例简述 /k(0}g=\  
1. 系统细节 ~{oM&I|d8  
 光源 =M ?  
— 高斯激光束 1/JgirVA  
 组件 A1>R8Zuhy  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Mryi
6XT  
— 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 {BDp`uZ  
 探测器 a*KB'u6
&  
— 视觉感知的仿真 r4D6g>)h1q  
— 高帽，转换效率，信噪比 !~"q$T>@  
 建模/设计 bs
R
&%C  
— 场追迹： @tRq(*(/:  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 r68'DJ&m3  
UACWs3`s+  
2. 系统说明 ,z<\Z!+=  
$yI!YX&  
9^3y\@ m  
n<y!@p^X  
3. 建模&设计结果 +Q8Bin  
\<]nv}1O  
不同真实傅里叶透镜的结果： V<?t(_Y  
mdtq-v  
0ppZ~}&  
O.
 V!L  
4. 总结 aB#qzrr['8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 CXb)k.L  
#=q)>+\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ks{^R`Oau  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 X-e)w  
ccZ A  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 -_4U+Cfmtl  
=VH, i/@  
应用示例详细内容 hF.9\X]  
Ti=~ycwi  
系统参数 KaZ$!JfT  
y8D'V)B
  
1. 该应用实例的内容 Jx[
IHE  
8m2-fuJz  
K#}DX
q  
"
P~07  
tz6d}$  
2. 仿真任务 MrXhVZ"d*  
U(3{6^>Gc  
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。 >s1'I:8  
r~si:?6:  
3. 参数：准直输入光源 ??C
tmH  
)K4 |-<i  
?R&,1~h  
>u4%s7v  
4. 参数：SLM透射函数 <9@I50;  
1t WKH  
+3(1QgYM%  
5. 由理想系统到实际系统 0-oR { {  
I;S[Ft8
d  
tq8B)<(]  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 [u[F6Wst  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $o?Wum  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |-bSoq7t  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 XnHcU=~q  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 c6:"5};_  
7q<I7Wt  
}:5AB93(  
I!%T!B540  
!=;^Grv>  
应用示例详细内容 )Fe-C  
]s?BwLU6  
仿真&结果 %K@D{)r_^  
D0Oh,Fe#M\  
1. VirtualLab中SLM的仿真 @kK${  
n4h@{Xg  
 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)。 0C#1/o)o  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /d ?)  
 为优化计算加入一个旋转平面 c{Nk"gEfRA  
0(iTnzx0  
TL ;2,@H`  
X3NHQMI   
2. 参数：双凸球面透镜 ?%J{1+hY  
ZRf-V9  
#/Y t
4n  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 zRbooo{N  
 由于对称形状，前后焦距一致。 !j#Z48=&  
 参数是对应波长532nm。 B @H.O!  
 透镜材料N-BK7。 >:%i,K*AM  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 lR\=] ]7I>  
H[#s&Fk2  
W'hE,  
/-TJtR4>  
br*L|s\P\9  
v|C)Q %v  
3. 结果：双凸球面透镜 TMj(y{2  
x48Y#"'  
Fy3&Emu  
 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。 _Il/ i&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -g(&5._,ZW  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 B<i)je!  
n*(Vf'k  
|v#N  
p:U9#(v)  
#80DM  
4. 参数：优化球面透镜 $p30?\  
S^? @vj  
-K hXb  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 i% 19|an  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 -H5n>j0!{  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 2qLRcA=R  
 透镜材料同样为N-BK7。 tz\7,yGT  
4SIi<cS0  
+e+hIMur  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3&.?9  
)
F4H'  
/Aooh~  
;A7
HEx  
5. 结果：优化的球面透镜 Aq@_^mq1A  
Sr Z\]  
xjB2?:/2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 N>!RKf:ir  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >MZWm6M8  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 teH $hd-q  
kKFmTo   
9AK<<Mge.  
z6 2gF|Uj  
6. 参数：非球面透镜 ]BGWJ
A5  
/{Ksi+
q  
Jy?s'tc  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 xtMN<4#E  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 h^h,4H\r  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 flDe*F^  
OBaG'lrZy  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;M}'\.  
:c3}J<Z  
 F* "  
%S
uEfCM  
S'm&Ll2
i@  
7. 结果：非球面透镜 G&$+8r  
Q/&H3N  
Y^$^B,  
 生成期望的高帽光束形状。 HEHTj,T  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 n*~=O'  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 # le<R  
Hf!o6 o  
+>mbBu!7  
fQ c%a1'  
 Ht|No  
8. 总结 I:l<t*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 fWiefv[&  
 *X- 6]C  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |;3Ru vX?+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?Iy$'am]L  
; mnV)8: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。 'X&sH/>r  
lj0"2@z3"E  
扩展阅读 rUvjc4O}  
.v;$sst5y  
扩展阅读 $GhdH)  
 开始视频 d\&{Ev9v  
-     光路图介绍 WBT/;),}:  
 该应用示例相关文件： oe,I vnt  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 zvv<w@rX  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 )N h67P3X"  
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QQ：2987619807 |>o]+V