[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) 9f wFSJx  
应用示例简述 l^LYSZg'R8  
1. 系统细节 vX9B^W||x  
 光源 ZysZS%  
— 高斯激光束 W7sx/O9  
 组件  q#=}T~4j  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Vm3e6Y,K  
— 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 ``Yw-|&:Ae  
 探测器 Z
RD@8'1p  
— 视觉感知的仿真 <`rl[C{  
— 高帽，转换效率，信噪比 c@uNA0 p
 
 建模/设计 /d1 B-I  
— 场追迹： {H\(H_X  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 =m+'orJ1  
Os9;;^k  
2. 系统说明 D09/(%4j  
v?9  
a4B#?p  
KX|7mr90K  
3. 建模&设计结果 ec$kcD!  
8/tvS8I#y  
不同真实傅里叶透镜的结果： 5os(.  
_@U11|  
[|:kS  
ya*KA.EGg  
4. 总结 "b#L8kN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 z. 6-D  
C2Pw;iK_t  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _Di";fe?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @$e!|.{1q  
RCgn\  
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。 ++Z
,U  
RV&=B%w+  
应用示例详细内容 KA"D2j9wn  
03{pxI
 
系统参数 9"jhS0M  
*k(|r>  
1. 该应用实例的内容 M?3Nh;  
nWyn}+C-  
b!pG&7P  
(B0tgg^jj,  
jMH=lQ+8  
2. 仿真任务 k9'`<82Y  
NJe^5>4`  
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。 /c>@^  
S(c&XJR  
3. 参数：准直输入光源 {p70( ]v  
hm&cRehU  
X=W.{?  
]:6M!+?(  
4. 参数：SLM透射函数 `L. kyL  
Oh|KbM*vS  
TsvF~Gdp  
5. 由理想系统到实际系统 7a0kat'\  
xv+47.?N  
E&wz0d;gf  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 g~A~|di|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ]{/1F:bcQ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 qkLp8/G>pO  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `E4+#_ v  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 T+0Z2H  
"s6\l~+9l  
{zri6P+s  
q0>@!1Wb  
}3Mnq?.-  
应用示例详细内容 9k`}fk\M  
cGE,3dsF[  
仿真&结果 {Y(#<UDM  
wS)2ymRg  
1. VirtualLab中SLM的仿真 >[D(<b(U&  
whoQA}X>  
 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)。 }%@q; "9`  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 d hp-XI
A;  
 为优化计算加入一个旋转平面 Hk
v4^|  
/3!c ;(  
WcG}9)9  
@rV|7%u  
2. 参数：双凸球面透镜 #ox&=MY  
n;F/}:c_a  
EV$$wrohQ`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ^qro0]"LD  
 由于对称形状，前后焦距一致。 2#1G)XI  
 参数是对应波长532nm。 \a.^5g  
 透镜材料N-BK7。 &Se!AcvKF  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 BKfkB[*F  
[\rnJ lE  
c=52*&  
[`]h23vRW  
hbOyrjanx  
lQ]8PR t8  
3. 结果：双凸球面透镜 @uJ^k >B  
h5do?b v!  
`/4R$E{  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 B}&9+2M  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~hk;OB;  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 xaSg'8-  
A'
=,q  
vK10p)ZV  
?e. Ge0&  
AB1.l hR  
4. 参数：优化球面透镜 @N%/v*  
FB\lUO)U\c  
K4[XP]\jr  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 I/HcIBJ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 s;9>YV2at  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 8=Z]?D=  
 透镜材料同样为N-BK7。 KIeTZVu$%  
Ne=o+ $.(  
q"uP%TN  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 iem@K  
nz}}m^-j  
5x}XiMM  
t'.oty=  
5. 结果：优化的球面透镜 [JzOsi~R  
7F;dLd'  
c'XvZNf .C  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -<jd/ 5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 @8;0p  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 "+@>!U  
8e:\T.)M  
IcDAl~uG  
}iZ>Gm'5  
6. 参数：非球面透镜 5'mpd  
j0eGg::  
p`CVq`k  
 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/l;4~p7'  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 d ~`_;.z  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %{sL/H_  
TlA*~HG
<Q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .bT+#x  
>,#73
u#  
{ yvKUTq`  
N)&(&2  
<.N337!  
7. 结果：非球面透镜 M.loG4r!
 
V.f'Cw  
}p <p(  
 生成期望的高帽光束形状。 -eA3o2'  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 >.fN@
8[  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,O;+fhUJ(  
mK);NvJ!  
)}KQtkU8:  
)RFE< Qcj  
!6 k{]v  
8. 总结 ' >
F_y t9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 '~Z#h  P  
Mb2rHUr  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [HV9KAoA  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kV mJG#
 
^9ZW}AAO  
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。 pH'1be{K  
=)p/p6  
扩展阅读 POouO/r$  
-nvK*rn>}  
扩展阅读 qDPpGI-Y2e  
 开始视频 eL7rX"!  
-     光路图介绍 [)ybPIv]  
 该应用示例相关文件： |RdiM&C7  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 qZ8V/  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Q.dHg7+D  
?pLKUAh  
\qU.?V[2  
QQ：2987619807 w,CZ*/^