[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) ,@\$PyJ  
应用示例简述 *5e"suS2  
1. 系统细节 DGc5Lol~  
 光源 sJI" m'r=Z  
— 高斯激光束 -
0I]Sm;$  
 组件 VVd9VGvh  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 =3~5I&  
— 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
3]46qk'  
 探测器 =,MX%-2  
— 视觉感知的仿真 W"{:|'/v  
— 高帽，转换效率，信噪比 =c(t;u6
m-  
 建模/设计 4!vovt{  
— 场追迹： ",v!geMvu  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 =c-Y >  

+.czj,Sq  
2. 系统说明 j1Ns|oph1  
+hIC N,8!  
vtByCu5  
3rxB]-  
3. 建模&设计结果 e(z'uA{!  
8|cQW-L  
不同真实傅里叶透镜的结果： YcRo>:I  
(93$ L zZ  
r_"=DLx6  
De<kkR{4  
4. 总结 oCxh[U@*D  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <MQTOz oj  
>D\jyd$wh&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 h,*-V 'X.k  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (kYwD  
["u:_2!4P  
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。 /bSAVSKR  
\yE*nZ  
应用示例详细内容 LBIsj}e  
r\j*?m ]  
系统参数 srGF=1_  
%ij,xN  
1. 该应用实例的内容 {W' 9k  
i-YSt5iq  
*SmR|Qy  
,hVDGif  
_O$7*k  
2. 仿真任务 w(N$$  
]aZ3_<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。 I1)t1%6"vJ  
Lz/{ q6>  
3. 参数：准直输入光源 Dk^T_7{  
gucgNpX  
KW@][*\uC  
C}=9m A  
4. 参数：SLM透射函数 NY3/mS3w  
VprrklZ  
n8.Tag(#  
5. 由理想系统到实际系统 Gl6M(<f\5  
-Q MO*PY  
6k6}SlN[  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 DX(!G a  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ~7$jW[i  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |44 E:pA  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 B1k;!@@14  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Koi-b  
IJk<1T7:(W  
'E)g )@^  
ec&K}+p@  
QB<~+dW  
应用示例详细内容 c>b{/92%  
IIY3/  
仿真&结果 SH5a&OVZhn  
"KKw\
i  
1. VirtualLab中SLM的仿真 w!r
w%  
.L8g(F(=:  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 7m.>2U  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 L(q~
%  
 为优化计算加入一个旋转平面 [;pL15-}4  
^u+#x2$Mg  
9CFh'>}$  
zF@/8#  
2. 参数：双凸球面透镜 /_!Ed]  
{lbNYjknS  
y41~
  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 gXvE^fE  
 由于对称形状，前后焦距一致。
ly::?  
 参数是对应波长532nm。 Ya29t98Pk  
 透镜材料N-BK7。 sP@7%p>wt  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 62 9g_P)  
oR~s \Gt  
FyWrb+_0v  
!7n`-#)  
|lMc6C  
7_~_$I~g*  
3. 结果：双凸球面透镜 z#GrwE,r   
NJmyp!8  
34I;DUdcE  
 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。 N gagzsJ=  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 589P$2e1X  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 
3XIL; 5  
C#@-uo2  
^[.Z~>3!\q  
u,JUMH]@  
|F49<7XB[~  
4. 参数：优化球面透镜 p?O6|q  
'kHa_
  
>rY^Un{Z  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 qoSZ+ khS$  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 KtcuGI/A  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 42=
/$V  
 透镜材料同样为N-BK7。 /Q2HN(Y  
S{nBQB<  
B=HEi\55K  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 """pe+Y  
g(l:>=g]?  
kC iOcl*$  
H`nd |  
5. 结果：优化的球面透镜 5l]
qhi3f  
/hYFOZ  
 ->'xjD  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 sMcN[r  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 rw#?NI:  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2Y
g\<PsN  
`8kL=%(h  
B:6VD /qC  
)v %tyU  
6. 参数：非球面透镜 < 49\B  
I+rLKGZC  
/%AA\`:6  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 }1|FES  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 jZ0/@zOf  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 z}-8p
DD'  
.RPh#FI6J  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 c@lH  
r85j/YK  
ZOy^TR  
a6'T]DW0W  
7)*QX,4C  
7. 结果：非球面透镜 PoZxT-U  
FO)`&s"&2  
;FnS=Z  
 生成期望的高帽光束形状。 Hm]\.ZEy  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Bkdt[qDn5P  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ?I7%u
eFY  
.50ql[En  
pDt45   
vP^V3  
ASa)xf9  
8. 总结 Qb@i_SX(fs  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 V eLGxc  
#0c;2}D  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1SG^X-(GM/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 hs<OzM  
eV\VR !!i  
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。 "]B%V!@  
uHPd!#]  
扩展阅读 7w.9PNhy  
L/)Q1Mm  
扩展阅读 V L;<+C~  
 开始视频 ORhvo,.u  
-     光路图介绍 I~ e,']  
 该应用示例相关文件： #NWS)^&1b  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |b+CXEzo  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Y``]66\Fp  
N^zFKDJG  
4E@_Fn_#  
QQ：2987619807 !"dAwG?S