[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) KCu6:)6'  
应用示例简述 {q)B@#p
 
1. 系统细节 U
,M,E@  
 光源 c-T ^ aR  
— 高斯激光束 a(~YrA%~  
 组件 L1xD$wl  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 G"[pr%?  
— 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 S=g-&lK  
 探测器 5%`Ul  
— 视觉感知的仿真 *N r|G61  
— 高帽，转换效率，信噪比 `Y;gMrp  
 建模/设计 c #!6  
— 场追迹： Yel(}Ny  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Mh|`XO.5I  
qtN29[x  
2. 系统说明 rsv!mY,Em  
\i+h P1mz  
K)+l6Q  
[8P2V  
3. 建模&设计结果 DG\YZV4  
ehusI-q  
不同真实傅里叶透镜的结果： f5%&  
}tZAU\z
 
1hyah.i]Y  
uq%3;#[0  
4. 总结 ?v8k& q^q  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  ;"^9L  
,rI |+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 BznA)EK?@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 y7-:l u$9  
:"^< aLj  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 4.B*B3  
mtQ{6u  
应用示例详细内容 P i!r}m  
xg^^@o  
系统参数 
bMZn7c  
2P_^@g  
1. 该应用实例的内容 Z{4aGp*  
nE0~Y2  
>Ron+ oe  
FTnQqDuT  
jgKL88J*\  
2. 仿真任务 Ti|++oC/&  
QeJ.o.m{  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 _`{{39 F  
F6c[v|
3  
3. 参数：准直输入光源 p}DF$k%`  
B;]5,`#!
 
rY?F6'}  
NND=Zxl  
4. 参数：SLM透射函数 ,(27p6!  
{kl{mJ*  
j~S!!Z]  
5. 由理想系统到实际系统 Sje0:;;|  
h_chZB
'  
(g/
X(3  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Rfc&OV  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 `6N-MsP  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 e_k _ty`  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 $:E}Nj]{&  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 if[o?6U4t  
XVDd1#h  
I,<54?vS  
t-m9n*\
j1  
x~9z`d{!  
应用示例详细内容 k?/vy9  
z2Y_L8u2  
仿真&结果 + lB+|yJ+  
J&"?m.~@  
1. VirtualLab中SLM的仿真 )=E~CpKV  
e9`uD|KAS|  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 yEUNkZ5^  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 >6[ X }  
 为优化计算加入一个旋转平面 .)@tXH=}+  
&:
;;u\  
X`3vSCn  
{eswe  
2. 参数：双凸球面透镜 =tc`:!$  
\l]pe|0EW  
+dgo-)kP(_  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Wz-3?EQ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 w38c  
 参数是对应波长532nm。 `$V[;ld(mz  
 透镜材料N-BK7。 hX8gV~E=y  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 %O&m#)|  
iRUR4Zs  
"37@Zt  
c BHL,  
yC'hwoQ`  
+% XhQ  
3. 结果：双凸球面透镜 Wj4^W<IO  
(K*/Vp  
;5D@kS^  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 NF/Ti5y  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Q"_T2fl]vP  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 9iGE`1N%E  
M9Nk=s! 3  
hJ;f1dZ7}  
{1Ju}=
69  
/o|PA:6J  
4. 参数：优化球面透镜 \ W 'i0+  
*>aZc::  
Z6IJo%s  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 lrs0^@.+  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 `;5VH]V  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 b(#"
w[|  
 透镜材料同样为N-BK7。 DJViy  
QiTR-M2C!  
stg30><  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 YPha9M$AgU  
~aJW"\{  
&G-#*OG  
Lp:Nw4_  
5. 结果：优化的球面透镜 &RKH2R  
| V.S.'  
%\}dbYS '  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &'5@azU  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 }BI~am_  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Gur8.A;Y  
gp~yt0A
U  
a=J@yK  
;x:k-s2-  
6. 参数：非球面透镜 +cz"`T`X 2  
r6d0x  
J3/\<=Qh  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 y|q@;*rGNa  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 /d0Q>v.g  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 I
ajD;V
  
,wtFs!8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 jo9J%vo  
k{gl^  
= n+q_.A  
"gXxRHTX  
0+T*$=?  
7. 结果：非球面透镜 |av*!i5Q  
On#;)35M  
`Y\gSUhzS  
 生成期望的高帽光束形状。 eWb0^8_  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 *j|/2+pq  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 0JmFQ^g(  
;[(=kOI  
oM6j>&$b  
oN *SRaAp  
<Q2u)m'  
8. 总结 :PgF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =nJ{$%L\x,  
=yl4zQmg$  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }x*7l`1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 u?Fnlne4@  
Y\.-v\uJu  
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。 (C,e6r Y  
>%-Hj6%  
扩展阅读 60xa?8<cg  
T>d\%*Q+B  
扩展阅读 :W~6F*A  
 开始视频 V?OuIg%=:  
-     光路图介绍 T!MZ+Ph`F  
 该应用示例相关文件： %dEB/[  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 }1 $hxfb  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 a "R7JjH  
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QQ：2987619807 59V#FW
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