[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) {k_\1t(/  
应用示例简述 B&6NjLV  
1. 系统细节 M8X6!"B$Y  
 光源 .b3h?R*&  
— 高斯激光束 [q2:d^_F
A  
 组件 uNyN[U  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 OA&'T*)-A6  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 F~ 5,-atDM  
 探测器 vu*e*b$}  
— 视觉感知的仿真 &<98nT  
— 高帽，转换效率，信噪比 5:IDl1f5  
 建模/设计 F%|P#CaB  
— 场追迹： *zrGrk:l  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {S{%KkAV  
h8`On/Ur_8  
2. 系统说明 @Z ==B%`  
9m)$^U>oz  
?K[Y
"*y2  
,XEIg  
3. 建模&设计结果 ]{6/6jl  
1DB{"8ov  
不同真实傅里叶透镜的结果： zX_F+"]THt  
spfW
)v/T!  
,yltt+e  
f X[xZGV,  
4. 总结 BrE#.g Jq  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 e^O:I  
3O2G+G2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /&Oo)OB;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 O]PM L`  
(uvQ/!  
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。 c1k[)O~  
(2#Xa,pb  
应用示例详细内容 hE {";/}J  
)&1v[]%S  
系统参数 e' l9  
$VHIU1JjZ  
1. 该应用实例的内容 9?,i+\)qK@  
`#ruZM066  
tC'E#2  
S<i1t[E@W  
6AJk6W^Z  
2. 仿真任务 Q^f{H.  
dzOco)y  
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。 p$\>3\  
2V)+ba|+  
3. 参数：准直输入光源 H}kZ;8  
vd ls
s|  
}dzdx"  
~Q_7HJ=^$  
4. 参数：SLM透射函数 oM!&S'M/  
L=#NUNiXr  
5FR#CQ  
5. 由理想系统到实际系统 ~-zIB=TyK  
W\zZ&*8$  
Li6|c*K'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 z='%NZY  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 U)8yd,qG[%  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 j$q5m 24L  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 BFW b0;+  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ,kJ7c;:i  
a|z-EKV  
PN93.G(W  
@KL&vm(F$  
CO`)XB6W  
应用示例详细内容 i1uoYb?4(I  
$97O7j@  
仿真&结果 \~*<[.8~  
V,rc&97  
1. VirtualLab中SLM的仿真 S#M8}+ZD,  
QZ&(e2z  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 7_2D4CI  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 VP A+/5TW  
 为优化计算加入一个旋转平面 1+Gq<]@G  
YjDQ`f/  
,7j8+p|},  
jlP*RX  
2. 参数：双凸球面透镜 !-OZ/^l|O`  
.hmeP MK  
*gwaW!=  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 1.+O2qB  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Cy?]o?_?  
 参数是对应波长532nm。 ;"nO'wN:h  
 透镜材料N-BK7。 xJ$uoy3+  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 A6=Z2i0w>X  
gttsxOgktH  
`;}`>!8j  
z)C}}NH*!@  
"j_iq"J  
w317]-n  
3. 结果：双凸球面透镜 !tTv$L>  
&tZIWV1&  
&Gh,ROo4  
 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。 mvjx &+q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *:H,
-@
 
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 .rk5u4yK  
r[V%DU$dj  
@!")shc  
/^xv1F{  
29J|eBvxx  
4. 参数：优化球面透镜 7N 0Bj!  
gg#9I(pX  
x >ah,  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 t[q2W"#.  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 V| Fo@  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 r:V bjmL  
 透镜材料同样为N-BK7。 V5lUh#@TN&  
#tKks:eL  
3yRvs;nWS  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 j:cu;6|  
KuwhA-IL  
}SWfP5D@  
vy~6]hH  
5. 结果：优化的球面透镜 5Yv*f:  
G@DNV3Cc  
ZOfv\(iJ;  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 AHs%?5YTY;  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 4|_xz;i  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 HVA:|Z19  
p'LLzc##  
fh`Y2s|:7R  
!f(A9V  
6. 参数：非球面透镜 &C MBTY#u  
,5zY1C==Ut  
Cl3vp_  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 R7rM$|n=o  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 sP^:*B0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 *66EkCj  
dE8f?L'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |[n\'Xy;{
 
k+{~#@  
fwt+$`n  
/ZiMD;4@y  
6%p6BK6  
7. 结果：非球面透镜 @VP/kut  
je$H}D  
pHR`%2!"t  
 生成期望的高帽光束形状。 huv|l6  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 D>jtz2y=D  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 'E#L6,&  
WrwbLlE  
xytWE:=  
Q#yHH]U)X  
i +@avoW  
8. 总结 8-+# !]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 I`B ZZ-  
g.Ur~5r  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 kVsX/~$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ])y)]H#{  
4;~xRg;u&*  
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。 8Q/cJ+&  
8ZV!ld  
扩展阅读 |goBIp[  
ksU& q%1  
扩展阅读 I[Bp}6G  
 开始视频 O(evlci  
-     光路图介绍 ){/n7*#Th%  
 该应用示例相关文件： ]gHrqi%  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 n.N0Nhd  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 rk=w~IZJ3  
JqLPJUr  
zz3{+1w]  
QQ：2987619807 }c8et'HYf