[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^KQ*8clG  
应用示例简述 *V%"q|L8  
1. 系统细节 F_(~b  
 光源 `!/[9Y#Hp  
— 高斯激光束 ~f(5l.  
 组件 In^mE(8YO  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $TmEVC^0  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 X!qK[b@Z  
 探测器 9-/q-,  
— 视觉感知的仿真 [B#XA}w  
— 高帽，转换效率，信噪比 Ga5*tWj  
 建模/设计 k9f|R*LM  
— 场追迹： h@Ea5x  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 jwT` Z  
j(Lz& *4  
2. 系统说明 6{buel(|e  
953qz]Q8  
R\5,H!V9n  
fwv^dEe  
3. 建模&设计结果 \^*:1=|7u]  
&J
&'J~N  
不同真实傅里叶透镜的结果： *:@KpYWx"  
o 2Nu@^+  
:31_WJ^  
JI[8n$pr]  
4. 总结 !i)!|9e  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *,4rYb7I w  
|E7J5ha  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 =S`h/fru  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 D{6y^@/  
X|T|iB,vT  
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。 (s,&,I=@  
1H-Y3G>jN  
应用示例详细内容 |y U!d %  
7K\
v=  
系统参数 VKD
OM0{V  
P!W%KobZ7|  
1. 该应用实例的内容 z3uR1vF'  
^)~Smj^d  
`s}L3bR]  
^x\VMd3*w  
fA
6IW(_bi  
2. 仿真任务 %xlpOR4  
j~k,d.17M  
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。 *~)6
 sm  
(Lgea  
3. 参数：准直输入光源 (<eLj Q  
k~
8-Eu1  
N.
JR($N$  
->b5"{t  
4. 参数：SLM透射函数 ksv]  
Iw`tbN L[  
6kH6"  
5. 由理想系统到实际系统 !0,q[|m  
{s mk<NL  
V1]GOmXz  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 [f_^BU&  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 FMVAXOO  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 >[;W~*  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 LL#REK|lm8  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ;qgo=  
5G`HJ6  
i!%bz  
~S/
oW89  
mH$tG
$  
应用示例详细内容 CT[9=wV)m%  
W#F9Qw  
仿真&结果 ?XHQdN3e  
[<#jK}g  
1. VirtualLab中SLM的仿真 e_=K0fFz  
^v;)6a2  
 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)。 =x8[%+  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ]bY|>q  
 为优化计算加入一个旋转平面 L+8ar9es  
~bZ$ d{o^  
)q
=F_:$  
lcdhOjz!N  
2. 参数：双凸球面透镜 y!=,u  
bTum|GWf  
]I\GnDJ^  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Kv| x -_7  
 由于对称形状，前后焦距一致。 uyWheR  
 参数是对应波长532nm。 Z~J]I|R:  
 透镜材料N-BK7。 "N}t =3i$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 j}^w:W76  
%y RGN  
f;{Q ~  
X<%D@$  
/pj[c;aO  
l{[@Ahb}?  
3. 结果：双凸球面透镜 \V>5)Rn  
= QBvU)Ki  
OXEEpoU?V  
 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。 ^p3GT6  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 E8!`d}\#  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 UGO#o`.G}  
(.4lsKN<  
no*)M7  
T?7u [D[[  
aFTWzz  
4. 参数：优化球面透镜 :*Wq%Y=  
4qid+ [B  
]*=4>(F[  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 296}L
W  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 o!tC{"g  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 j.q}OK  
 透镜材料同样为N-BK7。 1$&@wG  
q/ljH_-  
X!]v4ma`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 u}5CzV`  
KqFI2@v   
U ]<l-~|  
qfDG.Zee#  
5. 结果：优化的球面透镜 oXm !  
QL7b<xDQC*  
&r1(1<  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ,31 ? Aa  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 83vMj$P  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。  cyl%p$  
yx]9rD1cz  
YlrN^rO  
3]*Kz*i  
6. 参数：非球面透镜 G8av5zR  
4LTm&+(5  
d>p' A_  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 m]n2wmE3n  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 x%EGxs;>^  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ^p
tybVo  
%YR&>j k  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \W*L9azr  
A*OqUq/H`;  
_WEJ,0*#'  
9#z$GO|
<  
@ VWED  
7. 结果：非球面透镜 "9caoPI0~  
]RT  
jrQ0-D%M d  
 生成期望的高帽光束形状。 EZ<:>V-_D  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 D;R~!3f./b  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 z=>fBb>w7  
91]|4k93  
16L YVvmW  
&>\;4E.O5  
;\pVc)\4"  
8. 总结 l2Sar1~1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 '-v:"%s|  
oP,*H6)i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ,`Hwe
Iq(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4A2}3$c9  
h*fN]k6  
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。 T~E;@weR  
8B GZ  
扩展阅读 SoU(fI[6  
NW[K/`-CTH  
扩展阅读 NVMn7H}>  
 开始视频 Qf~>5(,h  
-     光路图介绍 nqy
*>X`  
 该应用示例相关文件：  R0Vt_7  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 6&$.E! z  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Ph=NH8  
^{}G4BEY  
XM:BMd|  
QQ：2987619807 x$d[Ovw-