[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) #4^D'r>pJ  
应用示例简述 5e c T.  
1. 系统细节 @p9YHLxLjQ  
 光源 04!akPP<  
— 高斯激光束 O6\t_.  
 组件 hJoh5DIE95  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 {MmK:C  
— 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 CN#2-[T  
 探测器 $w! v  
— 视觉感知的仿真 ,@@FAL  
— 高帽，转换效率，信噪比 jbu+>  
 建模/设计 0F[+rh"x  
— 场追迹： '# J/e0o@  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 e>_Il']Mb  
Z}r9jM  
2. 系统说明 #D8u#8Dz  
wB%;O`Oh  
m/1;os5+8  
}H9V$~}@-  
3. 建模&设计结果 I!g+K  

l|  QQ  
不同真实傅里叶透镜的结果： f:/"OCig  
2!6
-+]tC  
,) 3Eog\-  
@t,Y<)U  
4. 总结 7j
{63d`2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Qr*7bE(a  
U$6(@&P!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .OvH<%g!.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 NvjKB)J  
)E=~ _`XO  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 wO*x0$  
3rVWehCv  
应用示例详细内容 ,V #r  
4k=LVu]Kcr  
系统参数 7!#34ue  
PQ4)k
VT  
1. 该应用实例的内容 e4Jx%v?_P  
#w]@yL]|is  
\Qe`>nA  
JCZ5q9b  
bxF'`^En  
2. 仿真任务 };nOG;  
5?C) v}w+  
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。 1<&nHFJ;[  
HT=-mwa_]  
3. 参数：准直输入光源 2vX!j!_  
H!uq5`j0K  
rn%q*_3-o  
DzG$\%G2R}  
4. 参数：SLM透射函数 )W$@phY(I  
./E<v  
=F90SyzTy  
5. 由理想系统到实际系统 ?M@ff0  
>`D$Jz,  
CC{{@  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ?<eH!MHF  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 8z'_dfP=5  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 K6@9=_A  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 QB#rf='  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 SOo}}a0  
}
|(v0]  
XXZ<r  
zUd{9B$  
tk,Vp3p  
应用示例详细内容 !d3:`l<  
" )/febBS  
仿真&结果 guWX$C-+1  
R}Z2rbt  
1. VirtualLab中SLM的仿真 y?yWM8  
Fd/.\s  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 r@]iy78 j  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ":,J<|Oy  
 为优化计算加入一个旋转平面 k<!xOg  
@6:J$B~)u  
2g:V_%  
+JRPd.B"@  
2. 参数：双凸球面透镜 ^%~ux0%^T  
`%A>{A"  
oBZzMTPe  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Z^SF $+UN  
 由于对称形状，前后焦距一致。 23~Kz
C  
 参数是对应波长532nm。 =P\Tk)(`  
 透镜材料N-BK7。 ;ZowC#j  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $mq@g  
?wYvBFRn7"  
a>XlkkX  
c6Z\ecH9  
:ZP`Y%dt'
 
"fX9bh^  
3. 结果：双凸球面透镜 $@Fvl-lK  
%q)*8  
Z/w "zCd  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 BARs1^pR4  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 DQRr(r~2Kj  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 hj|P*yKV  
Ec;{N  
1feS/l$
  
-cW'g  
Ua=w;h  
4. 参数：优化球面透镜 i%eq!q  
tWN hFQ'  
UOAL7  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ( 17=|s  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 !Al?B9KJ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Y] "_}  
 透镜材料同样为N-BK7。 =& .KKr  
SBynu  
uy^vQ/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 u#uT|a.  
i`)h~V
|G  
?YTngIa  
}"CX`  
5. 结果：优化的球面透镜 BqA  
:`w'}h7m  
slWO\AYiO  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 4W$t28)  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 b ?-VZA:  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Y4.t:Uzr  
q" aUA_}\  
8kwe._&)  
A:-r2;xB  
6. 参数：非球面透镜 7@*l2edXm+  
|0e7<[  
8Q2qroT  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。
.3JLa8y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 |JD"iP:  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 G$)f5_]7{  
6*]g~)7`Q~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 sWc_,[b  
+>uiI
4g  
vm y?8E6+  
CMI V"-  
~7}aW#  
7. 结果：非球面透镜 WzwH;!  
GV"HkE;  
+4Uxq{.K  
 生成期望的高帽光束形状。 $V0G[!4  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ZFNn
(n  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 g*& |Eq/  
7\?
0d!  
9AgTrP  
ZWH9E.uj  
!lk -MN.  
8. 总结 j~Cch%%G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 wcI?.  
O^+H:Y|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1"4Pan  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +%%Ef]  
ipThwp9  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 E9"P~ nz  
X*^^W_LH.  
扩展阅读 g$N/pg2>cT  
knsTy0]  
扩展阅读 jrKRXS  
 开始视频 t(RJc  
-     光路图介绍 V4.&"0\n#  
 该应用示例相关文件： ZVin+z  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 oY K(=j  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 mz'r<v2Tc  
3m#/1=@o  
'wg>=|Q5  
QQ：2987619807 z{N~AaY