[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) H2
;X  
应用示例简述 2Vk\L~K  
1. 系统细节 y,=du  
 光源 BByCMY  
— 高斯激光束 [Il~K  
 组件 WZZ4]
cC  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 dRI^@n  
— 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 BI2; ex  
 探测器 ]X
eO0Y  
— 视觉感知的仿真 kS :\Oz\  
— 高帽，转换效率，信噪比 15{Y9
!  
 建模/设计 :!fG; )
=  
— 场追迹： 5Y\!pf7SQ|  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 QvLZg  
,e`'4H  
2. 系统说明 uS+k^ #  
%zeATM[`  
vyI%3+N@  
;n6b%,s  
3. 建模&设计结果 9bJQT'<R  
VR5fqf|*  
不同真实傅里叶透镜的结果： uj|BQ`k  

kforu!C  
in-C/m#  
}-@4vl x$  
4. 总结 DJ@|QQ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;heHefbvvd  
=Z G:x<Hg  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p?X02 >yA  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fNu'((J-  
9\;|x  
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。 <#+44>h  
v$wBxCY  
应用示例详细内容 ?=;qK{)37  
^pnG0(9  
系统参数 N_Akmh0D  
27F~(!n  
1. 该应用实例的内容 :-`7Q\c}  
*e#<n_%R  
QK`i%TXJ  
$ (=~r`O+1  
7piuLq+  
2. 仿真任务 EGq;7l6u&?  
o>/O++7Ra  
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。 }MbH3ufC  
fV:4#j  
3. 参数：准直输入光源 *i{Y9f8  
\C^;k%{LV  
Wu6<\^A  
9@ 16w  
4. 参数：SLM透射函数 '3IC*o"  
`qVjwJ!
+  
fq[;%cr4  
5. 由理想系统到实际系统
SJt<+kg  
_ee dBpV  
Z?Hs@j  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 mo{MR:>)  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 `#-P[q<v-  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 F0vM0e-  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ^YdcAHjK  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =qy=-j]  
hwN?/5  
k67a'pmyJ  
:u8
(^]N  
JO<wK  
应用示例详细内容 !\8 ;d8  
7pA/   
仿真&结果 Cv ejb+  
0$+fkDf  
1. VirtualLab中SLM的仿真 h:z
K(;  
54-#QIx|  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 +ISz?~8  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Io4(f  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~_IHaw$hg  
v:Tzv^  
ZQ^r`W9_+  
-Y Bd, k3  
2. 参数：双凸球面透镜 gBh;=vOD  
/&F,
V+x  
'0y9MXRT  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 VvFC -r,=G  
 由于对称形状，前后焦距一致。 0;4t&v7  
 参数是对应波长532nm。 #_Z$2L"U  
 透镜材料N-BK7。 >>aq,pH  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )[mwP.T=  
G7--v,R1x  
P0H6mn*  
\0lnxLA  
K
7Rpr.p  
-V,v9h^  
3. 结果：双凸球面透镜 ?Kvl!F!`
 
YEkh3FrbwH  
:=%0Mb:  
 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。 ZxV"(\$n  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 I$E.s*B9  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 b@3_L4~  
pfu1O6R  
JpsPNa  
"&+"@<  
I;VuW  
4. 参数：优化球面透镜 pdJ/&ufh  
:l|%17N  
|#6QThK  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 h/B>S  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 2z\zh[(w  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 [mEql,x3  
 透镜材料同样为N-BK7。 kJWN.  
x.8TRMk^  
E0`Lg c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z2im@c67{  
cUTE$/#s  
rx(2
yf  
>#,G}xf  
5. 结果：优化的球面透镜 asY[8r?U  
dnV[ P  
b~nAP
Y6  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Us+pc^A  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 bdGIF'p%  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 |9~GM  
~z"=G5|  
Q#nOJ(KV  
#j *d^j&  
6. 参数：非球面透镜 gJ2>(k03y  
71vkyn@"  
5) -~mWy  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ;FZ@:%qDm  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 tv!_e$CR  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 5|jw^s7  
XJLQ{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z*-g[8FO  
SM`w;?L:?  
s}N#n(  
}:Z#}8  
;j4?>3  
7. 结果：非球面透镜 kWdi595  
fu90]upz~  
?B:a|0pf  
 生成期望的高帽光束形状。 !9xp c
Q>  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Y(44pA&oN  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 B" 3dQwQ  
;vt8R=T  
%;.;>Y(-  

3E3HL7  
~#kT_*sw)  
8. 总结 UKM2AZ0lb  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uL[.ND2._&  
44-
R!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7EXI6jGJ|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 b$Vz2Fzx  
o1<_
fI  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 hUYd0qEbEt  
%'[&U#-  
扩展阅读 f%V4pzOc"  
A'2w>8  
扩展阅读 .nyfYa+  
 开始视频 Nj?/J47?,  
-     光路图介绍 tO0!5#-VR  
 该应用示例相关文件：  =|9H  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 S{Er?0wm.R  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 zA[0mkC?$  
`3:.??7N  
>Jp:O 7  
QQ：2987619807 fJ ,1Ef;Z