[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) c',:@2R  
应用示例简述 u\XkXS`  
1. 系统细节 )@,90Vhh  
 光源 ``$%L=_m  
— 高斯激光束 TH>?Gi)"  
 组件 (9}eF)+O  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 qB F!b0lr  
— 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 I/HV;g:#  
 探测器 $>r>0S#+\&  
— 视觉感知的仿真 7-d}pgVK  
— 高帽，转换效率，信噪比 zr.+'  
 建模/设计 vx!::V7s6  
— 场追迹： qByNHo7Tb  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 * -KJh_  
G
#w^:UL  
2. 系统说明 $_RWd#Q(  
A<SOT>m]  
a|QE *s.  
" ^HK@
$  
3. 建模&设计结果 v7;J%9=0D`  
)'[x)q  
不同真实傅里叶透镜的结果： Q(|PZng  
RCBf;$O  
U~:N^Sc  
b96t0w!cs  
4. 总结 6?V<BgCC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 b0@>xT  
/l,+oG%\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7fju  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Zc'|!pT _  
x&C%4Y_]  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 0R HS]cN  
<<=e9Lh  
应用示例详细内容 ?a5h iN0  
1,"I=  
系统参数 zL:&Q<  
:}y9$p  
1. 该应用实例的内容 `$s)X$W?  
gq'>6vOj  
3 p
/b  
D]IBB>F  
Y5dD|]F|  
2. 仿真任务 G2.|fp_}pG  
5D,.^a1 A  
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。 t})
lr\  
n*4lz^LR  
3. 参数：准直输入光源 }]AT _bh,  
'X =p7 d|'  
M|\^UF2e  
U1ZIuDg'E  
4. 参数：SLM透射函数 OT%0{2c"]  
1T ( u  
fUC9-?(K  
5. 由理想系统到实际系统 G&q'#3ieC  
8b|OXWl  
7vn%kW=$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 pb!V|#u"  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 z{S:X:X  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 %2f//SZ:  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 sI_7U^"[  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 lDN"atSf  
+l`65!"  
Xka<I3UD5  
2{bhA5L  
1y J5l,q  
应用示例详细内容 LL&ud_Y  
Cyq?5\a  
仿真&结果 BZK2$0  
y$X(S\W
 
1. VirtualLab中SLM的仿真 57wFf-P  
Wf#VA;d  
 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)。 3j
jMY  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 lbQQtpEKO  
 为优化计算加入一个旋转平面 {~SaRB2<'  
hi ~}  
"#yJHsu]  
VYZU eh  
2. 参数：双凸球面透镜 9mlIbEAb  
'OwyyPBF  
0Vkl`DmeM.  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 j[I`\"  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (hIF]>,kl  
 参数是对应波长532nm。 `K*b?:0lp  
 透镜材料N-BK7。 X'f.Q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 !Uh
2}ic  
M|q~6oM  
+Y}V3(w9X  
=pcF:D#+  
hfqqQ!,l!  
:_ROJ  
3. 结果：双凸球面透镜 )KE[!ofD  
~e `Bq>  
[U>@,
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。 K=dR%c(  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 sV/l5]b]  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 N|mJg[j@7  
S${Zzt"  
Kv37s0|g  
%<"}y$J  
*4S-z&,.c  
4. 参数：优化球面透镜 Fk"Ee&H)(  
k'T^dY&c  
:u6JjW[a)  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Ej=3/RBsV  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 VA]e  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 eg/<[ A:  
 透镜材料同样为N-BK7。 6KHN&P  
BHA9
23p?  
;{#^MD MB  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <q (z>*-e  
sa1h%<  
vAb^]d
 
cc}Key@D  
5. 结果：优化的球面透镜 tz^/J=)"  
S0d~.ah30  
d>0+A)6>  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 M;w?[yEZ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 HOoPrB m  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ,CvG 20>  
:#5xA?=* S  
5%zXAQD=<  
C NsNZJ  
6. 参数：非球面透镜 @I`C#~  
urBc=3Rz  
vb Y3;+M>  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 2I/xJ+  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 %" D%:  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 6$U]9D  
=,y |00l  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 JyLa#\ R  
uo\ .7[1  
n">u mM;Eh  
=U8Ek;Drp  
tVuWVJ4M  
7. 结果：非球面透镜 ]rehW}  
O7d$YB_'  
j/`94'Y  
 生成期望的高帽光束形状。 p)aeH`;O  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 <%.5hCTp97  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ldha|s.*  
pM;vH]|  
O.aG[wm8  
d^03"t0O]  
FBx_c;)9Z  
8. 总结 2. G=8:l  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5|3e&  
qgIb/6;xQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7ELMd{CD  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ">f erhN9  
l^GP3S  
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。 hu_ ^OlF  
:x.7vZzxs  
扩展阅读 zgx&
Pte  
%^sTU4D5  
扩展阅读 >~%e$a7}+  
 开始视频 &Z(K6U#.  
-     光路图介绍 A?_=K  
 该应用示例相关文件： S/|,u`g-  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
NBl+_/2'w  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 glDcUCF3  
lC:k7<0Ji  
Lbe\@S  
QQ：2987619807 ;g{qYj_