[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) g`9`/  
应用示例简述 LX2Re ]&  
1. 系统细节 iVe"iH  
 光源 %ot4$eY  
— 高斯激光束 O~ ]3.b  
 组件 !5XH.DYq!  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |.EC>D/  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 -b`O"Ck*  
 探测器 C!z7sOu  
— 视觉感知的仿真 me@xl}  
— 高帽，转换效率，信噪比 ]u<8jr  
 建模/设计 =dM'n}@U  
— 场追迹： x^]J^L45  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 `+0K~k|DC  
z<u*I@;  
2. 系统说明 e=u?-8  
!/RL.`!>  
JKy06I  
O ! iN  
3. 建模&设计结果 nc/F@HCB  
dlJc~|  
不同真实傅里叶透镜的结果： #m;|QWW  
6[~_;0  
vg;9"A!(  
%("WoBPH`  
4. 总结 ]r.95|V*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _k O<|ev  
15\k/[3 #  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }LTyXo  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;@$v_i  
:F`-<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。 tx_h1[qi  
T6M=BkcP  
应用示例详细内容 #L`'<ge'g*  
$;VY`n  
系统参数 ^={s(B2  
n>k1D  
1. 该应用实例的内容 - xKa-3  
7+;CA+;  
Bh ,GQHJ  
'<-F
3  
L|]!ULi$d  
2. 仿真任务 caD)'FSES  
9AP."RV  
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。 U#>K(  
UR<a7j"@2  
3. 参数：准直输入光源 ,%<ICusZ  
D7|qFx;]g  
hywy(b3  
m4x8W2q  
4. 参数：SLM透射函数 `PS^o#  
%2,'x  
>eM>Y@8=  
5. 由理想系统到实际系统 Gph:'3 *X  
Cc&SHG*R  
,,+iPGa<  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 :
sA$LNj}  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 PQvpJFpb~h  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 v\3$$T)  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 x=YV*  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 \#7@"~<  
G3${\'<  
Mem1X rBH  
Y>Ju$i  
hp3 <HUU  
应用示例详细内容 Aq;WQyZ2  
RH~I/4e  
仿真&结果 R q9(<'F  
SL5QhP  
1. VirtualLab中SLM的仿真 J. $U_k  
Xv2Q8-}w  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 +<rWYF(ii/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 \V%l.P4>e  
 为优化计算加入一个旋转平面 hQ\W~3S55  
Ye]-RN/W  
Lhmb=
@  
,t@B]ll  
2. 参数：双凸球面透镜 k7)<3f3&S.  
A;Av0@w  
)QAS7w#k  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 L
XS)(-&  
 由于对称形状，前后焦距一致。 TrR=3_;.7  
 参数是对应波长532nm。 d^qTY?k.  
 透镜材料N-BK7。 Ft<B[bQ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 S+7u,%n/  
&F~97F)A)  
>SWc  
|31/*J!@z*  
xz3|m _)  
sUz,F8G  
3. 结果：双凸球面透镜 '#NDR:J"  
!EOYqD  
w,1&s};g\  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 bY}:!aR<mK  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~nRbb;M  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &\e8c g  
se*!OiOt  
a\*_b2 ^n  
h@j
k3J9^  
B\\M%!a>  
4. 参数：优化球面透镜 Qb#iT}!p%  
tQ,3nI!|xF  
q);@iiJ-  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 bkS-[rW  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 mGh8/Xt  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 1eOQ;#OV  
 透镜材料同样为N-BK7。 ]N{jF$  
eOZ"kw"uHu  
-+fW/Uo  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4uE|$  
O"9Or3w  
z-JYzxL9  
;4k/h/o1#  
5. 结果：优化的球面透镜 hxkwT  
?/}-&A"  
85vyt/.,k  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ?X@uR5
?{  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 mbXW$E-&R2  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 '}9 %12\^h  
`{H!V~42  
nG~^-
c+  
e4<St`K  
6. 参数：非球面透镜 d@ef+-  
K>_~|ZN1C8  
|Ge!;v  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ?0?+~0sI  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Zp+orc7  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 {w mP  
Y2W{?<99  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #{5h6IC  
gg@Ew4L&  
qPn!.m$/  
M3s:B& /  
Dop,_94G  
7. 结果：非球面透镜 O'S9y  
c/}-pZn<  
Ws:+P~8  
 生成期望的高帽光束形状。 
;R7+6  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 grE'ySX0  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7~H"m/;U&  
E
n ]"^*  
zO((FQ  
zcOG[-  
&W%fsy<  
8. 总结 &IP`j~b  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #YK=e&da  
h3V; J  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }[: i!t.m  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 D<lVWP  
o$Z]qhq  
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。 +T HBPEq  
C,$7fW{?  
扩展阅读 u_.Ig|Va  
6c*QBzNL  
扩展阅读 /J!~0~F  
 开始视频 b$Q#Fv&P  
-     光路图介绍 ?3do-tTp  
 该应用示例相关文件： nQ;M@k&9eV  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 IYe,VL  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 UVD*GsBk  
-;o0)DwZ  
R]NCD*~  
QQ：2987619807 < ;fI*km