[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) g$gS7!u,  
应用示例简述 /yt7#!tm+  
1. 系统细节 x,-S1[#X;  
 光源 _jDS"  
— 高斯激光束 ,7I},sZj  
 组件 zg7G^!PU  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Q%M_   
— 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 YME[%c2x  
 探测器 =?+w)(*0c  
— 视觉感知的仿真 n\*JaY  
— 高帽，转换效率，信噪比 (7ijt  
 建模/设计 :B+Rg cqi  
— 场追迹： Rd v
n)K  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 $"1pws?d  
yI:r7=KO  
2. 系统说明 $Br>KJ%'g  
2b!j.T#u  

Dx0O'uwR  
p}f-c  
3. 建模&设计结果 =1Ri]b  
km}MqBQl  
不同真实傅里叶透镜的结果： 2J&XNV^tJ  
y,^";7U  
e|~C?Ow'J  
fIH#  
4. 总结 uX98iJ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |""=)-5N  
>kZ6f4
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 j;G[%gi6{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 H)`@2~Y  
[Ek42%  
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。 hRRkFz/0&  
_2#zeT5  
应用示例详细内容 OZa88&  
PE|PwqX  
系统参数 /=q.tDH=I  
UDVf@[[hN  
1. 该应用实例的内容 KS?mw`Nr  
%mJ~F*Dy  
uFC?_q?4\  
CJv>/#$/F  
IO*l vy  
2. 仿真任务 Ma>:_0I5  
B(8mH  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 8.[&wyU  
))p$v
U3  
3. 参数：准直输入光源 2+,5p  
{:,_A  
ENO? ;  
l 4!kxXf-<  
4. 参数：SLM透射函数 W"dU1]
  
n}0za#G  
6$;L]<$W>  
5. 由理想系统到实际系统 {x7=;-  
FOeVRq:#  
sr;:Dvx~  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;*W=c  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 I88Zrhw  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 m"<4\;GK  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Hw
\([j*  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 <{E;s)hD?  
Q! Kn|mnN  
sfyBw  
xLe =d|6  
``+c`F?5  
应用示例详细内容 \{[D|_   
#fwzFS \XL  
仿真&结果 ~
B<97x(X  
sS-W~u|C  
1. VirtualLab中SLM的仿真 =Na/3\^WP  
CdDH1[J  
 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)。 kNRyOUy  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 >vHH  
 为优化计算加入一个旋转平面 c/b%T  
5.O-(eSa0&  
4g>1Gqv6  
&}>|5>cJu  
2. 参数：双凸球面透镜 /.7$`d  
~l(G6/R  
+d@v AxP  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 aZI>x^X  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Y_$^:LG  
 参数是对应波长532nm。 ^OsA+Ea\  
 透镜材料N-BK7。   YfTd  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 \P*PjG?R  
P\,F1N_?r  
CFD*g\g<*  
iP2U]d~M  
|VTWw<{LX  
>BJ2v=RA  
3. 结果：双凸球面透镜 axWM|Bw<+  
qnabwF  
yQ<6p3  
 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@s\  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 {'h)  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 6].yRNy"  
#x, ]D  
ny278tr Q7  
PZKbnu  
<dq,y>  
4. 参数：优化球面透镜 WA<H  
+F1]M2p]  
0\V\qAk  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 bs:C1j\&  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 <FXQxM5"  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 p#ZMABlE,P  
 透镜材料同样为N-BK7。 TvQWdX=  
Z|]l"W*w  
F;cI0kP=>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Iu)L3_+  
(jp1; #P!  
" 7l jc  
p6<E=5RRd1  
5. 结果：优化的球面透镜 &i4 (s%z#  
6&g!ZE'G  
k\4g|Lya  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 1gF*Mf_7  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9`r
i J4zl  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 PFImqojHd  
({*.!ty  
Gh>
"s#+  
{.s]\C  
6. 参数：非球面透镜 0z#l0-NdQ  
bl(BA}<  
XS}Zq4H  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 NUi{!<  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Iu=pk@*O  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 3&.TU5]`-  
"U/NMGMj  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 I T*fjUY&  
2jI4V;H8g  
[i,5>YIk
 
k#l'ko/X  
5*G8W\ $  
7. 结果：非球面透镜 =2ATqb"$w  
NTpz)R  
r?Ev.m  
 生成期望的高帽光束形状。 ANA2S*r  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 *X-~TC0 [  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 /t%"Dh8x  
rwi2kk#
@P  
#Pe\Z/  
4aIlzaA  
c]cO[T_gGa  
8. 总结 t[H_6)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3L 1lq .  
@F""wKnV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1CF7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ZI#SYEF6  
ql%]$`IV6  
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。 i9#`F.7F  
oHP>v_X  
扩展阅读 7|{%CckN  
ie$fMBIq  
扩展阅读 %k1q4qOG]^  
 开始视频 h0y\,iWXb  
-     光路图介绍 9M-NItFos  
 该应用示例相关文件： NO0[`jy(  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 37ri b  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 `9G$p|6  
OTy4"%  
K>DnD0  
QQ：2987619807
^{6UAT~!R