[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) BNL;Biyt7  
应用示例简述 /!c${W!sY  
1. 系统细节 /~zai}  
 光源 z^T`x_mF  
— 高斯激光束 Q~Hy%M%R3  
 组件 c%MW\qx  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #Y$hNQQ$F  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 J+`VujWT  
 探测器 6I%5Q4Ll  
— 视觉感知的仿真 iyg*Xbmi~.  
— 高帽，转换效率，信噪比 O#F4WWF  
 建模/设计 'FDef#P<  
— 场追迹： ]*AR,0N&  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ?#fu.YE\  
zG(\+4GE!  
2. 系统说明 1fpQLaT  
V,cBk  
8uWa=C)  
=>_\fNy  
3. 建模&设计结果 lhqg$lb  
C#Na&m  
不同真实傅里叶透镜的结果： \SBc;  
INJEsz  
PpAu!2lt9  
d~i+ I5  
4. 总结 !6*"(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )v.=jup[  
c9&xe"v  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0@%v1Oja  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |>dI/_'  
. QBF`Rz  
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。 E>D_V@,/  
$w`=z<2yo1  
应用示例详细内容 $7^o#2 B  
gcl5jB5)>  
系统参数 ,,q10iF  
QC}CRkp  
1. 该应用实例的内容 pC@{DW;V6R  
` 2V19
s]  
@U& QI*  
+l<5#pazx  
H _zo1AW  
2. 仿真任务 -C(crn  
?fi,ifp*|l  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 #ML%ij 1  
paCV!tP  
3. 参数：准直输入光源 P*3BB>FO   
1cpiHZa  
qKr8)}h  
CTq&-l:f  
4. 参数：SLM透射函数 h7lDHIQf  
l)1r+@)\  
e#$]Y?,  
5. 由理想系统到实际系统 {Tq_7,8  
N_W}*2(  
RC7]'4o  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ! |<Fo'U  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 \o*5  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 BBwy,\o#  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 [\v
}Ul  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 |B.Y6L6l  
+M\`#i\g>  
eg;~zv  
`ZyI!"  
(MxQ+D\  
应用示例详细内容 ,St#Vla  
eD?tLj  
仿真&结果 1WxK#c-)  
< $lCkSx<Q  
1. VirtualLab中SLM的仿真 _=F=`xu  
W$hx,VEy`  
 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)。 -#u=\
8  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Z>:NPZODf  
 为优化计算加入一个旋转平面 tE<H|_{L  
f
e\$@-  
7)`nD<j5  
lb4Pcdj  
2. 参数：双凸球面透镜 {Aw#?#GPW  
v_+{'F  
}YGV\Nu  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 J\twZ>w~0  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [%y';`( x  
 参数是对应波长532nm。 snE8 K}4  
 透镜材料N-BK7。 "l3_=Gua  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /?5 1D@  
^}/PGG\~r  
Rr&h!YMb  
4":KoS`,j  
,w<S|#W~+  
>JHryS.j$4  
3. 结果：双凸球面透镜 4tRYw0f47  
JVvs-bK5
 
t3 8m'J :>  
 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。 P+@/O  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5sj4
;w[  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 I0D(F i  
ak$f"py x  
8]M;T>n[  
aH)}/n  
V#2+"(7h  
4. 参数：优化球面透镜 deBY5|  
,1~"eGl!  
n4;.W#\  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 =upeRY@u5  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 k9sh @ENy  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 h5*JkRm  
 透镜材料同样为N-BK7。 !"?#6-,Xn  
q6McGHT  
`uv2H$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 b[r8e  
`06;   
%a>&5V  
u@W|gLT1  
5. 结果：优化的球面透镜 d[@X%  
k^3>Y%^1  
*'
Sd/%8{  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }NHaCG[,  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -u6bAQ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $p1(He0 2  
1OG
x>J6  
cvn@/qBq*t  
bn|I>e  
6. 参数：非球面透镜 ]R+mKUZ9  
N]>=p.#j  
Ci@o|Y }tP  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 8bTn^!1  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。  Uf:`  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 {fPy=,>Nb  
y;35WtDVb  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "Gsc;X'id  
(yH'{6g\  
Q- cFtu-w  
.?8;qA  
Z^bQ^zk-  
7. 结果：非球面透镜 9P1OP Xv*p  
LC,F <>w1  
3
+)J @(a  
 生成期望的高帽光束形状。 VQc_|z_s  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 k|e7a2Wwt  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 =6j&4p `  
Mo|;'+  
iOd&BB6  
ak7bJ~)X=  
j@n)kPo,1  
8. 总结 kYzIp  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `!obGMTQ<  
>~''&vdsk\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &Qf/>@ l}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "M<8UE\n  
P{8iJ`rBG  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 0!4Ts3qn1  
;"a=gr  
扩展阅读 I,E?h?6Y  
Tr_w]'  
扩展阅读 7BE>RE=)  
 开始视频 LoURC$lS  
-     光路图介绍 vk}n,ecl  
 该应用示例相关文件： dcDyK!zz"  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2]z8:a  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 M92dZ1+6  
eQ$Y0qH1E  
KI.q@zO6|  
QQ：2987619807 j
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