[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) <+T\F;   
应用示例简述 lrs0^@.+  
1. 系统细节 ~m?74^ i  
 光源 obAs<nk  
— 高斯激光束 HPtTv}l  
 组件 H@%7\g,`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 U]
V3DDN  
— 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 .DDg%z  
 探测器 !fi &@k  
— 视觉感知的仿真 5u;Rr 1D  
— 高帽，转换效率，信噪比 #~H%[sa  
 建模/设计 /nC{)s?S'  
— 场追迹： dThR)Z'=  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 5JBB+g  
n|70x5Z?}J  
2. 系统说明 i?GfY C2q  
(s}Rj)V[^  
2^)D .&  
:DtZ8$I`]C  
3. 建模&设计结果 Io$w|~x  
7
tpAZ<{  
不同真实傅里叶透镜的结果： MzEm*`<  
[x;(cISK1  
jlu`lG*e&  
3]O`[P,*%  
4. 总结 rc;7W:  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 xwTijSj  
S}oG.r 9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 = n+q_.A  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Gw ~{V  
= EQN-{#  
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。 )KSisEL  
FU_fCL8yA  
应用示例详细内容 j0g5<M  
]b4pI*:$I  
系统参数 h5L=M^z!>  
%04:z77  
1. 该应用实例的内容 BZovtm3E  
.:w#&yM [U  
@%6)^]m}r  
Mw/?wtW  
l6iw=b[?  
2. 仿真任务 JB&G~7Q85  
S5uJX#*;  
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。 {eEBrJJeB  
\Dn&"YG7  
3. 参数：准直输入光源 4bP13f  
fuq( 2&^  
FoE|Js  
&Fw[YGJayz  
4. 参数：SLM透射函数 CPVzX%=  
<^d!Vzr]  
$aB/+,  
5. 由理想系统到实际系统 *6:v}#b[  
?n)Xw)]  
}1 $hxfb  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 j]rXoV>  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?#d6i$  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 \ jECSV|  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 he"L*p*H  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 `YPe^!`$  
}K2 /&kZ  
TYYp"wx  
2;8Xz6T  
b3}Q#Y\G  
应用示例详细内容 &,J*_F<s2<  
rVY?6OMkd  
仿真&结果 ! 0^;;'  
~e{H#*f&1/  
1. VirtualLab中SLM的仿真 $H'8 #:[d_  
Re>AsnA[  
 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)。 2+z1h^)W  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 tE@FvZC'=  
 为优化计算加入一个旋转平面 5L F/5`  
YydA6IK4  
o7.e'1@  
qP7G[%=v  
2. 参数：双凸球面透镜 nP<S6:s:  
]nQ+nH  
{;*}WPYb  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ^K+:C;Q|  
 由于对称形状，前后焦距一致。 wqUQ"d  
 参数是对应波长532nm。 >-M ]:=L  
 透镜材料N-BK7。 f-4.WW2FN  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 n0Go p^3  
jo}1u_OJ  
C6|(ktt  
pV7N byb4  
$/+so;KD  
,of]J|  
3. 结果：双凸球面透镜 b^x07lO  
6gnbkpYi  
+c--&tBo  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 :$?Q D  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 1_uvoFLk  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 2:Q(Gl`<l  
}k7_'p&yk  
GX }q9  
gyev5txn  
b0rX QMu  
4. 参数：优化球面透镜 KVN"XqE4  
h./P\eDc  
Zsj`F9*e  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~EEs}i  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Pz%~ST  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 )1lu=gc  
 透镜材料同样为N-BK7。 CQgcC-)ns]  
%D`o  
UX2lPgKdLz  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 io
.]'">  
L[y Pjw:0  
'N\&<dT>  
qM",( Bh  
5. 结果：优化的球面透镜 Qqc]aVRF  
\K7t'20  
_fn1)  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 b*EXIzQ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 eh(<m8I  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 dz-y}J11  
| kXm}K  
D//=m=  
#H~_K}Ks  
6. 参数：非球面透镜 FJ54S
 
bcH_V|5
}  
%d2!\x%bG  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Vn, ><g  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 s_[VHPN  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。  |yKud  
;b0NGa(k  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 uwmQ?LS]V  
fThgK;Qy'U  
g`0moXz  
qf#)lyr<D6  
]*N1t>
fb  
7. 结果：非球面透镜 "& 25D  
3<:jx~y>  
I:l01W;  
 生成期望的高帽光束形状。 DHw<%Z-J  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Q@S-f:!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 mJ5H=&Z  
skg|>R,kE  
fjG&`m#"  
/M=3X||  
56}X/u  
8. 总结 Vzg=@A#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N|usFqCNk^  
,Nm$i"Lg  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4aUiXyr*2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 I&VTW8jB  
vXE0%QE'Q  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 iE].&>w  
F3Maqr y  
扩展阅读 r! %;R?c  
8LzBh_J?  
扩展阅读 3Q^fVn$tk  
 开始视频 JRaq!/[(  
-     光路图介绍 ;C.S3}  
 该应用示例相关文件： bulS&dAX  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 u=x+J=AH  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 b KtD"JG\  
.a'f|c6  
I\O\,yPhhP  
QQ：2987619807 (Z]HX@"{J