[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) 2A$0CUMb  
应用示例简述 .~dEUt/|)  
1. 系统细节 x|apQ6  
 光源 S[@6Lp3q_  
— 高斯激光束 .Y/-8H-3v  
 组件 `5"/dC  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 'rV2Bt,  
— 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 TJ2/?p\x  
 探测器 Io+IRK  
— 视觉感知的仿真 PF ;YE6  
— 高帽，转换效率，信噪比 2_olT_#  
 建模/设计 $k(9 U\y-  
— 场追迹： ofEqvoi@  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 pa] TeH  
mvf _@2^  
2. 系统说明 p6blD-v  
c=t*I0-OVS  
@bQ!zCI  
Kpu<rKP`  
3. 建模&设计结果 ~&[u]u[  
&8Wlps`
 
不同真实傅里叶透镜的结果： aVK()1v]  
ucFw,sB1  
|,fh)vO  
]]V^:"ne  
4. 总结 3Bd4 C]E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 fle0c^=  
'j /q76uXV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 GHrBK&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 cJq<9(  
`t\z   
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。 /Y^7Rl  
bVmvjY4  
应用示例详细内容 ?HxS)Pqq  
&(\@sxAyZ  
系统参数 Alh?0Fk3)  
LsotgQ8   
1. 该应用实例的内容 & ^!v*=z  
XkoWL  
n1`T#%e  
NQ3|\<Wt  
InX{V|CW?  
2. 仿真任务 ^k9rDn/AW  
'qlxAYw<f  
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。 :dbV2'vIQ  
1'OD3~[R  
3. 参数：准直输入光源 h&'J+b  
Dpp@*xX>  
r?XDvU  
RQJ9MGw  
4. 参数：SLM透射函数 ?ZM^%]/+  
K \m4*dOv  
a:xgjUt&5  
5. 由理想系统到实际系统 <W9) Bq4  
g BH?l/  
mc56L[  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 n%8#?GC`  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 X!?wL0n  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 R=DPeUy;  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 {9,R@>R  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =z']s4
  
\
6jF{  
7@\GU].2  
vzQyE0T/  
\c'%4Ao  
应用示例详细内容 TyyRj4>  
gtl;P_  
仿真&结果 I[a%a!QO  
/!o1l\i=5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 z4nou>  
Xd5! Ti}  
 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)。 (h%|;9tF  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =`ywd]\7  
 为优化计算加入一个旋转平面 E{?L= ^cU  
S@;&U1@h  
FW5*_%J  
tgS+"ugl  
2. 参数：双凸球面透镜 V=Ww>  
[_h.1oZp~  
>J?jr&i  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 )62q|c9F  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Zt7hzW  
 参数是对应波长532nm。 t PAt?  
 透镜材料N-BK7。 Rqt[D @;m  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 >zN" z)  
kz3?j<  
D'Jm!Ap  
[Ja(ArO3|[  
4/ 0/#G#j  
Bl:{p>-q  
3. 结果：双凸球面透镜 O>kXysMv>  
&3+1D1"y/  
D6"~fjHh  
 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。 Qj{$dqmDN  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 h,Y{t?Of  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 $ $W{HsX  
~k"eEV p  
wGZ>iLe:  
@|jKO5Y  
BvNl?A@]A  
4. 参数：优化球面透镜 
7/[TE  
ktkn2Twa/  
[w+yQ7P  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9 kTD}" %2  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Ki&WS<,0Z  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 f]{1ZU%4  
 透镜材料同样为N-BK7。 cWX"e6  
#r78Ym'aI  
1 P(&GYc  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .`i'gPLkn2  
YMd&To0s  
60.[t9pk6  
?HEo9/ *7  
5. 结果：优化的球面透镜 #VP-T; Ahe  
-k|g04Q?  
tIc0S!H#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 tU-#pB>H  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 F}VS)  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ^59YfC<f  
YL0WUD_>  
(25^r  
3N)Ycf8  
6. 参数：非球面透镜 K{eqB!@j  
y^0HCp{  
v '"1/% L  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 sM);gI14  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =0jmm(:Jh  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;%3thm7+  
QI :/,w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {d*qlztO  
k*zc5ev}  
75^)Ni  
F|h,a;2  
f0N)N}y  
7. 结果：非球面透镜 Dn{19V.L  
[E..VesrM  
7><* 9iOW  
 生成期望的高帽光束形状。 "'&>g4F`o  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 jN5} 2 p*  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :"y7Weh  
m;$F@JJ  
K
"t:B  
nEa'e5 lg  
{YxS
H%  
8. 总结 G*{u(x(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 A{u\8-u  
yC&
b-y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Fh3Dc 83~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]w&?k:y>  
<(6-9(zHa  
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。 EFT02#F_f  
]'bQ(<^#  
扩展阅读 @poMK:  
:g]HB,78  
扩展阅读 66Cj=n5  
 开始视频 I,`D&  
-     光路图介绍 C6;](rN)N  
 该应用示例相关文件： (Db*.kd8,  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 tp,
mw24  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 (VF4FC  
y1jGf83  
9DP75 ti  
QQ：2987619807 Pc\4QvQ8