[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) #I ,c'Vj  
应用示例简述 r+]a  
1. 系统细节 ,iiI5FR  
 光源 :'H}b*VWx  
— 高斯激光束 ]w)
uo4<^J  
 组件 8/"uS;yP  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 *}r6V"pH~  
— 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 y}QqS/  
 探测器 E
xi#@-  
— 视觉感知的仿真 T/L\|_:'  
— 高帽，转换效率，信噪比 @ bvWqMa  
 建模/设计 ) \cnz  
— 场追迹： UBwYwm0  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 !vr A\d  
;%n(ARZ#  
2. 系统说明 A[88IMZs  
0,LUi*10  
&6Wim<*  
CwEb ?  
3. 建模&设计结果 6>d3*  
SZgan  
不同真实傅里叶透镜的结果： Xp|$z~  
3v~}hV/RUy  
|Pse=_
i  
Mm^6*L]  
4. 总结 ,(yaWd6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 e $5s],,n  
n*=Tm KQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 'xOH~RlE
 
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \ ]h$8JwV  
|R Qa.^.  
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。 {2&MyxV  
Zvz}Z8jW  
应用示例详细内容 }Oy/F  
F.R0c@&W  
系统参数 L!W5H2Mc  
X`}4=>  
1. 该应用实例的内容 (5^SL Y  
x A ZRl  
IC.R4-  
MB5X$5it  
HtI>rj/\ x  
2. 仿真任务 H,1Iz@W1  
A%#."2vq~  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 hniT
MO  
dC}4Er  
3. 参数：准直输入光源 3DrW[\  
y{qKb:~wv  
Z@>WUw@F  
FiNB$A  
4. 参数：SLM透射函数 D|5Fo'O^AV  
!L'O")!3  
) ]]PhGX~  
5. 由理想系统到实际系统 oo,3mat2C  
Hh;o<N>U  
Yh;A  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 7vsXfIP+  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 '#Y[(5  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ;ZLfb n3\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 u!VY6y7p  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 LfS]m>>e  
:j!N7c{  
/T/7O  
[]eZO_o6j  
RjQdlr6*  
应用示例详细内容 !p"Ijz5  
]a=Bc~g91  
仿真&结果 7tz#R:  
0f|nI8,z  
1. VirtualLab中SLM的仿真 \wo'XF3:  
EPwM+#|e-  
 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)。 `BZX\LPHm  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 lw 9rf4RF  
 为优化计算加入一个旋转平面 >5=uq _QY  
Q|J$R  
XB-l[4?  
5oIgxy  
2. 参数：双凸球面透镜 (&Z`P  
ns[Q %_  
xu0pY(n^r  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ^c]lEo  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ~w9ZSSb4  
 参数是对应波长532nm。 {VrjDj+Xy  
 透镜材料N-BK7。 .9;wJ9Bw[  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 at `\7YfQp  
? v2JuhRe  
_-g?6q  
v5o@l
s  
O:,Fif?;  
t{)J#8:g  
3. 结果：双凸球面透镜 Syj7K*,%bZ  
KZ)p\p<1  
K2
R[u#Q  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 x,SzZ)l-9  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 L>EC^2\  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 %@Ty,d:;=  
*
6e 5T  
\;smH;m  
PXYo@^ 3  
*aF
<#m v  
4. 参数：优化球面透镜 (GdL(H#IL  
9>"To  
7EAkY`Op  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。  "Aq-H g  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 lE?F Wt  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Eo }mSd  
 透镜材料同样为N-BK7。 lx&ME#~  
qrmJJSJ  
C}{$'#DV2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yXx}'=&!0  
y$e'-v  
}TCOm_Y/qL  
<v)Ai;l,  
5. 结果：优化的球面透镜 CdRgI^5  
}~RH!Q1  
~\z\f}w  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 >@BvyZ)i  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 5b9>a5j1;  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 wb }W;C@  
3Yd
)Fm  
>aZ$x/U+Iw  
P:")Qb2  
6. 参数：非球面透镜 f}'E|:Z 7k  
04wmN  
J!:ss  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 l%^'K%'b  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 S/ Y1NH  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %HJ_0qg  
F:CqB|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 nO~TW  
N(]>(S o  
UEJX0=  
`q 4%  
[lsr[`SJ<  
7. 结果：非球面透镜 !
=.5$/  
\7}X^]UVx  
LV&tu7c  
 生成期望的高帽光束形状。 c4R6E~S  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 TCSm#?[B  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 wK[xLf  
{}ZQK  
o(. PxcD  
C`D5``4  
J0}OmNTzD  
8. 总结 a<[@p  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ywf.,V  
;&|ja]r  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FxC@KZG  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7:1c5F~M  
h{]l?6`  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 AO9F.A<T5  
C,w$)x5kls  
扩展阅读 33\{S$p  
,2)LH'Xx  
扩展阅读 }Y5Sf"~M  
 开始视频 YXJjqH3  
-     光路图介绍 }0T1* .Cz  
 该应用示例相关文件： v.+-)RLQg  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 JQ%`]=n(/  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 //W<\  
=F ZvtcCa  
9[|Ql  
QQ：2987619807 [t /hjm"$