[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) 70BLd(?  
应用示例简述 1ms(03dp  
1. 系统细节 1rLK1X  
 光源 \7U'p:h=U  
— 高斯激光束 3BzC'nplm  
 组件 A4>
j4\A[M  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 M\rZr3  
— 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 .L#U^H|  
 探测器 zo>@"uH4  
— 视觉感知的仿真 g<(\#F}/  
— 高帽，转换效率，信噪比 U1^3 &N8  
 建模/设计 e"O c  
— 场追迹： M!)~h<YL  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 3JJE
j1O  
aoP=7d|K/  
2. 系统说明 yJn<S@)VT:  
,z0~VS:g8  
r(6$.zx  
:'0.  
3. 建模&设计结果 x@*!MC#  
zz_(*0,Qcr  
不同真实傅里叶透镜的结果： tEFbL~n  
/fDXO;tN  
;5PBZ<w  
RR9G$}WS(  
4. 总结 nc/F@HCB  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %-J}m  
#m;|QWW  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9T;DFUM  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /=IBK`  
%("WoBPH`  
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。 ]r.95|V*  
_k O<|ev  
应用示例详细内容 15\k/[3 #  
:-)H tyzf  
系统参数 /JbO$A  
3EO:Uk5<  
1. 该应用实例的内容 '"M9`@Y3^  
KzWqHq  
C=,O'U(ep  
'D&[Y)f^  
.6HHUy  
2. 仿真任务 K$kI%eGZA  
X(M|T]`b:  
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。 s)9d\{  
>\4"k4d}  
3. 参数：准直输入光源 we}G%09L  
u%b.#!  
%ki^XB86  
_?rL7oTv  
4. 参数：SLM透射函数  SodYb  
S\<nCkE^  
8'|
_O  
5. 由理想系统到实际系统 ZZ2vdy38  
GMOnp$@H^s  
ZWXA%u7V  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 iOXsj  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 v4Mn@e_#c  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 '1vm]+oM
 
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 N.F
//n  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ?M9?GodbP.  
g(QT"O!dY  
9:JQ*O$  
CXd/M~:!  
SbK6o:[  
应用示例详细内容 ul^VGW>i  
Vqp3'=No  
仿真&结果 S pIdw0  
QA=mD^A  
1. VirtualLab中SLM的仿真 e]zd6{g[m  
Lpv,6#m`)  
 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)。 fVo7wp  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ioJ|-@!#o  
 为优化计算加入一个旋转平面 y#v<V1b]  
AR3v,eOs  
Zonr/sA~  
OOZxs?pR  
2. 参数：双凸球面透镜 O)%s_/UX  
V(
wANvH  
"Ta"5XW  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 <_3OiU=w  
 由于对称形状，前后焦距一致。 5gg
sOqH  
 参数是对应波长532nm。 z$Z
{ LR  
 透镜材料N-BK7。
[Z2mH  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 9CPr/q9'  
RfQ*`^D  
^,{ r[}  
S1U>Q~ZPA  
$SfYO!n7Q  
Dks"(0g  
3. 结果：双凸球面透镜 }e]tn)  
t{Wu5<F:  

 |Sr  
 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。 :CGh$d] +  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 j]'ybpMT"  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 '7JM/AcC#K  
A@Zs
L  
'cPE7uNT  
5bo')^xa  
:wY(</H  
4. 参数：优化球面透镜 IN?6~O p  
BPd *@l  
"
5@\"L  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ,b9!\OWDF  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =4#p|
OZP  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 (d*~Qpi{7  
 透镜材料同样为N-BK7。 7bYN  
{y`n_  
guk{3<d:Jy  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !`0 El',gY  
p-kug]qX  
Mz: "p.  
l#&\,T  
5. 结果：优化的球面透镜 I78Q8W(5  
W%@0Ym`7  
-0>s`ruor  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 JYrOE"!h  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 pcNpr`  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 0aa&13!5  
TEQs9-Uy  
n8Rsle`a  
q$kx/6=k  
6. 参数：非球面透镜  :X 9_~  
:aR_f`KMm  
mbXW$E-&R2  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 '}9 %12\^h  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 h3j`X'  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 e]@ B61lc  
O #5`mo  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 hVW1l&s  
Sz-TarTF  
+Uxtxl'  
7`
HKa@  
z=C<@ki`  
7. 结果：非球面透镜 F7\nG}#s  
9`cj9zz7  
ZY*_x)h+#7  
 生成期望的高帽光束形状。 "0m\y+%8  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 G8lTIs4u;  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 y*T@_on5  
,U.|+i{  

%afz{a5  
LF ;gdF%@  
nU/x,W[}  
8. 总结 FDTC?Ii O  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 UcWf O!}D  
\L"0Pmt[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 a0PClbf2.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 j`QXl  
H](TSt<Q"  
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。 ntn ~=oL  
y$+_9VzYB  
扩展阅读 Dv}VmC""  
tS[%C)  
扩展阅读 z'}z4^35,  
 开始视频 3w
8v.J8q  
-     光路图介绍 Z9zsvg  
 该应用示例相关文件： .NMZHK?%  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 , RU   
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 xG|lmYt76  
S7B?[SPrN[  
?'U@oz8 B  
QQ：2987619807 \Wb3JQ)