[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) o';sHa'  
应用示例简述 0ho+Y@8  
1. 系统细节 u}JL*}Q  
 光源 IR?ICXmtx  
— 高斯激光束 qXkc~{W_  
 组件 SY["dcx+  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 A/,7%bB1  
— 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 Ti!j  
 探测器 vdYd~>w  
— 视觉感知的仿真 s9PD[u/y  
— 高帽，转换效率，信噪比 /,f*IdB  
 建模/设计 i))S%!/r~  
— 场追迹： !%_Z>a  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 H ZIJKk(  
z"u4t.KpL  
2. 系统说明 =K=FzV'_~  
mrX3/e  
GNA:|x  
5*{U!${a  
3. 建模&设计结果 07DpvhDQ  
wLPL9  
不同真实傅里叶透镜的结果： x^qmYX$'1b  
"~9 !o"  
((\s4-  
=2BGS\$#  
4. 总结 KcglpKV`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =LL5E}xP  
YBN@{P$  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~&[Wqn@MZ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0PI
C|  
EkgS*q_  
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。 DKAqQ?fS  

znw\Dn?g  
应用示例详细内容 .dt7b4.kd  
P}KN*Hn.  
系统参数 (n05MwKu\  
yo`Jp$G  
1. 该应用实例的内容 Lo\+T+n  
:D8V*F6P  
~&4Hc%*IB  
Kgbgp mW  
jw
gXq(  
2. 仿真任务 )d!,,o  
3xWeN#T0  
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。 fHCLsI  
Q>] iRx>MZ  
3. 参数：准直输入光源 \Y_2Z/  
N W :_)1  
o;.PZi2k  
v=EV5#A  
4. 参数：SLM透射函数 d&4]?8}=.  
Mdsn"Y V  
"jH=O(37  
5. 由理想系统到实际系统 $NC1>83  
rn#FmM  
;|6kFBGC"+  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 :^tw!U%y1  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 w>>)3:Ytd  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 i[/g&fx  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 97lM*7h;  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 l)m\i_r:  
sy=M#WGS  
/_5I}{  
1{i)7:Y  
I&?(=i)N  
应用示例详细内容 47.c  
YQ9@Dk0R  
仿真&结果 (xf_  
_fx0-S*$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 4NT zK  
w?)v#]<-  
 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)。 o^hI\9  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 6!bp;iLKy  
 为优化计算加入一个旋转平面 4nQk*:p(X  
y! he<4  
+e?mKLw14  
d0$dQg  
2. 参数：双凸球面透镜 P9=L?t.  
U]tbV<m%  
2`hc0 IE  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 7cV9xIe^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 6nqG;z-IXJ  
 参数是对应波长532nm。 u;\:#721  
 透镜材料N-BK7。 np,L39:sf  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Oa~|a7`o  
M24FuS  
xP%`QTl\  
J0CEZ  
tgXIj5z  
hbRDM'  
3. 结果：双凸球面透镜 #va|&QBZxM  
_Mq0QQ42  
M
F:]J  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 8 #fzL7  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Y[Jt+p]  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /cHd&i,>  
t)P5bQ+$u9  
wv0d"PKTS  
5[l9`Cn&A  
M:x?I_JG8  
4. 参数：优化球面透镜 1T:M?N8J  
RzCC>-  
,CqJ((  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 CA%p^4Q  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 eFDhJ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 5N "fD{v{  
 透镜材料同样为N-BK7。 ,0+%ji^V  
"Y0:Y?Vz"  
L".Qf|b*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,FRFH8p  
#eSVFD5ZU  
EOJk7  
B;xw @:H  
5. 结果：优化的球面透镜 [=M0%"  
k[lYdk  
*lHI\5  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 .3WDtVE  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 %zj;~W;qPH  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 i(DoAfYf/q  
&'`q&U1x  
VK\ Bjru9
 
5sJi- ^  
6. 参数：非球面透镜 ngF5ywIG  
z d 9Gi5&  
*>Sb4:  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 G8xM]'y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 -L e:%q2  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 *:t]|$;E\  
PZ5BtDm  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 XVwaX2=L  
:&D>?{b0  
,Q|[Yr  
;#c|ZnX  
R^zTgyr  
7. 结果：非球面透镜 C =fs[  
0v6(A4Y  
?DPNa  
 生成期望的高帽光束形状。 ! K? o H  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 xb#M{EE-.  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 vt{s"\f  
r~q*E'n  
e='bc7$  
_nw=^zS  
i8R.Wl$l  
8. 总结 x`N_tWZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6GVj13Nr  
|k5uVhN  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 zA+&V7bvy  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
' k~'aZ  
U9:?d>7  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 s8w7/*<d  
gs;3NW  
扩展阅读 c +Pg[1-  
# Sfz^  
扩展阅读 i<<NKv8;  
 开始视频 cJ9:XWW  
-     光路图介绍 MGn:Gj"d  
 该应用示例相关文件： Y9F78=Q  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 S.o 9AUv9  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 9G(.=aOj,  
]'Y vI!r  
RB1c!h$u  
QQ：2987619807 P;jl!o$