[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) R[[ ,q:4  
应用示例简述 Y$ Fj2nk+  
1. 系统细节 \.{AAj^qD  
 光源 #(;<-7M2  
— 高斯激光束 dbdM"z4  
 组件 ^z;JVrW  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 "E*e2W  
— 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 )q~DT
R^z-  
 探测器 f>9s!Hpu_  
— 视觉感知的仿真 lTRl"`@S  
— 高帽，转换效率，信噪比 u_O# @eOc  
 建模/设计 a>m
Mvc"  
— 场追迹： }%!tT\8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 J1ON,&[J  
c@(&[/q!  
2. 系统说明 K!z
`  
@I3eK^#|P  
=Ufr^naA  
Q\Kx"Y3i  
3. 建模&设计结果 T3%C%BcX  
|9K<-yD  
不同真实傅里叶透镜的结果： 0$.m_0H  
L{{CAB!  
+JyUe    
n| !@1sd  
4. 总结 /1w2ehE<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 j+4H}XyE  
R=j% S!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 F'm(8/A$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !p"aAZT7sq  
v}JD2.O+  
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。 8P' ana  
gN6rp(?y  
应用示例详细内容 6i@\5}m=  
s,]%dG!  
系统参数 X|LxV]  
wBk@F5\<
 
1. 该应用实例的内容 bO5k6i  
]bdFr/!'S+  
>ezi3Zx^  
@Yw,nQE)b  
K*-@Q0"KM{  
2. 仿真任务 #uCB)n&.  
E-5_{sc  
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。 xw^.bz|  
P$GjF-!:  
3. 参数：准直输入光源 'T=~jA7SkT  
Y.#:HRtg
W  
F/d7q%I  
|Hr:S":9  
4. 参数：SLM透射函数 ,"0)6=AE  
#K\?E.9h  
FCj{AD  
5. 由理想系统到实际系统 3riw1
r;Q  
z&8un%Jt  
UO Ug4  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 J8a*s`ik  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Ck =;1sGh  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 VhGs/5  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 0JuD^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 oB1>x^  
penlG36Q  
HmmS(fU  
Flxvhl)L  
3voT^o  
应用示例详细内容 t>)45<PEw  
lq:}0<k  
仿真&结果 V&]DzjT/  
ikBYd }5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 =SOe}!  
 _?voU  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 NG&_?|OmV  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 S"mcUU}}  
 为优化计算加入一个旋转平面 9i5,2~  
3-Dt[0%{  
69y;`15  
A=zPLq{Sb  
2. 参数：双凸球面透镜 W=B"Q qL  
2?C`4AR[2H  
\vfBrN  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 /2M.~3gQ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 d@0Kr5_  
 参数是对应波长532nm。 y4:H3Sk  
 透镜材料N-BK7。 VQI(Vp|  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {%v-(  
x3ERCqTR  
\'CN  
5v)(8|.M  
 h_d+$W5  
'V+
dBt3  
3. 结果：双凸球面透镜 `~UZU@/x  
_lKZmhi  
]&~]#vB#  
 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。 FSuAjBl0-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ZPN roCK`  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Nr<`Z  
m4E)qCvy  
L(>=BK*  
+|Hioq*,t  

'D1A}X  
4. 参数：优化球面透镜 ,fIe&zq  
gkBdR +  
w6dFb6~R  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 [ =x s4=  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 v4miU;|\  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 R1:k23{  
 透镜材料同样为N-BK7。 p Rdk>Ph  
./j,
Z$|  
p,pR!qC>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *=ZsqOHwG  
K ]OK:hY4  
(KZHX5T=  
/N>e&e[35\  
5. 结果：优化的球面透镜 :!;'J/B@..  
WnUweSdW  
LLWB
  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 H xV#WoYKj  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 y|&}.~U[  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 F
["wDO  
&bz:K8c  
'evj,zFhW  
5m=I*.qE  
6. 参数：非球面透镜 *tOG*hwdT  
6<,dRn  
n26Y]7N  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 6J~12TU,  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 CSbI85F  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 X.K<4N0A9J  
ki0V8]HP  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =ItkFjhBc  
*?+V65~dW  
Dlo xrdOY&  
FEPXuCb  
fW`&'!  
7. 结果：非球面透镜 JxLf?ad.  
)5JU:jNy  
MC0TaP  
 生成期望的高帽光束形状。 f"7M^1)h2%  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 w#JJXXQI  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 @ DZD  
}~h'FHCC+  
o]{uc,  
]Mj/&b>"e  
M@P1,Y  
8. 总结  %dErnc$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 GEjd7s]C  
FLoNE>q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 %xlqF<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~.PO[hC  
n\I#CH0V  
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[.>P$U  
1[*UYcD  
扩展阅读 +6smsL~<#v  
'^%~JyU  
扩展阅读 #QvMVy  
 开始视频 wiOgyMdx  
-     光路图介绍 d|Gl`BG   
 该应用示例相关文件： \^1+U JU  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 AeIrr*~]B  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 e&ANp0|W  
d"G+8}.4  
Rj~  
QQ：2987619807 5_0(D;Q