[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) UBW,Q+Q  
应用示例简述 |s/Kb]t  
1. 系统细节 m#WXZr  
 光源 *P\lzM  
— 高斯激光束 cPZ\iGy  
 组件 L=;T$4+p
  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 &I ~'2mpk  
— 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 x_O:IK.>  
 探测器 r ts2Jk7f  
— 视觉感知的仿真 x$jLB&+ICz  
— 高帽，转换效率，信噪比 DW,ERQ^  
 建模/设计 F\&wFA'J  
— 场追迹： z4D)Xy"/  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 `&x>2FJ  
ABoB=0.l  
2. 系统说明 i;~.kgtq4  
~1TT?H  
U4dfO=  
/NB|N*}O)  
3. 建模&设计结果 eptw)S-j  
D@X"1X!F`G  
不同真实傅里叶透镜的结果： T] H'l  
k {{eyC  
+(Hp ".gU  
LR.]&(kyd  
4. 总结 %Qj$@.*:  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +Goh`!$Rj9  
_0 43,  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0u"j^v  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (ZF~   
t^Bs3;E^  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 A]QGaWK  
21<Sfsc$  
应用示例详细内容 SefF Ci%4  
-h|[8UG^b  
系统参数 P;XA|`&  
rvhMu}.  
1. 该应用实例的内容 66B,Krz1n  
{gEz;:!):  
c'?EI EP  
$bpu  
PU\xFt  
2. 仿真任务 zO9WqP_`iR  
TG?>;It&  
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。 $pP
c}M[h  
J7WNgl% u  
3. 参数：准直输入光源 [KGj70|~  
, DuyPBAms  
OP(om$xm  
;x_T*} CH  
4. 参数：SLM透射函数 ~|~2B$JeV  
u9q#L.Ij  
9^sz,auB  
5. 由理想系统到实际系统 eGKvz
u  
2sqH >fen  
M?sTz@tqq  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 vfDX~_N  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 LCIe1P2  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 l9%ckC*q  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 asvM/9  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 l:~ >P[  
dZkKAK:v  
IWddJb~hu  
R S
Ww4}  
~r})&`5  
应用示例详细内容 W>CG;x{  
;&w_.j*Is  
仿真&结果 FFVh~em{  
_jCu=l_  
1. VirtualLab中SLM的仿真 #8vl2qWbi  
|gk"~D  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 m=iKu(2xRq  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 *g'%5i1ed  
 为优化计算加入一个旋转平面 ki`ur%h  
5 r<cna  
S}/ZHo  
N#Nc{WU'B  
2. 参数：双凸球面透镜 5@bmm]  
0LHge7482  
SrdCLT8  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `ST;";7!  
 由于对称形状，前后焦距一致。 9-=kVmT&g  
 参数是对应波长532nm。 ]xV2=!J  
 透镜材料N-BK7。 \Z/0i|  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ]K5j(1EN  
ll"6KI'X  
ZOJ7^g  
bC&xN@4  
XS0NjZW  
@, z4{B  
3. 结果：双凸球面透镜 9
M[   
.,p@ee$q  
J<iiA:&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。 |' kC9H[>  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Jj1lAg0  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Zqg AgN@  
I'R|B\  
srU*1jD)  
:7qJ[k{g  
hZO=$Mm4p  
4. 参数：优化球面透镜 OBM&N  
K;g6V!U  
fdKTj =4  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 <5c^DA  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Xr|e%]!**  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 U4y ?z  
 透镜材料同样为N-BK7。 a/q8vP  
0ARj3
 
hy
a $Vp  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G'_5UP!  
kgFx  
EhIa31>X  
{*qz<U>  
5. 结果：优化的球面透镜 M ~6k[ew  
H#I%6k*\a  
HO8x:2m  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Oufdi3
h  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。  B}h8c  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 vau#?U".}>  
|0N1]Hf  
q9m-d-!)  
3%V VG~[  
6. 参数：非球面透镜
YjeHNPf  
upF^k%<y:  
S6|L !pO  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 cD4H@!=a  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 l:"zYcp%  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ')v<MqBr  
mr#XN&e  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0o&c8?@j  
X7fJ+Cn  
?pp|~A)b  
'sAs#  
P*8DM3':  
7. 结果：非球面透镜 F,$ypGr  
$x1PU67  
,O
aPrAt-  
 生成期望的高帽光束形状。 }?z_sNrDk  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Vbpt?1:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ]g0\3A  
"+ 8Y{T  
A^hFRAg4  
dpcFS0  
6 g`Y~ii  
8. 总结 %N-f9o8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "( P-VX  
hj-#pL-t  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "':u#UdS  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 UZRCJ  
.UJjB}4$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。 srfM"Lb'  
IgU6
5p  
扩展阅读 0hx EI  
<gc\,P<ru  
扩展阅读 M%Dv-D
{  
 开始视频 h;8^vB y  
-     光路图介绍 h4dT N}  
 该应用示例相关文件： lCMU{)  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 4XL]~3 c  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 /MQI5Djg  
Oe*+pReSD  
vT>ki0P_;  
QQ：2987619807 6H_7M(f