[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) vnIxI a  
应用示例简述 mV^dIm  
1. 系统细节 lMP|$C  
 光源 r"rEVx#1=  
— 高斯激光束 ph69u #Og  
 组件 J@1(2%)|Z  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 {5*+  
— 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 sX@e1*YE_  
 探测器 gzw[^d  
— 视觉感知的仿真 o6{XT.z5qx  
— 高帽，转换效率，信噪比 B[y1RI|9  
 建模/设计 +K+ == mO&  
— 场追迹： ib& |271gG  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )L_jR%2j  
5nEvnnx0  
2. 系统说明 x!G\-
2#  
W&rjJZY6  
Y/{Z`}  
V1(eebi|  
3. 建模&设计结果 j8N
8|\n-  
FSH6C2  
不同真实傅里叶透镜的结果： J|3CG;+  
23Eg|Xk  
W+Iln`L  
&(wik#S  
4. 总结 d[ {=/~0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 
5*ABw6'6  
Ph-3,cC  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 $KtMv +m"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1OJ:Vy}n  
t-/%|@?D  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 .o fYFK  
6"gncB.  
应用示例详细内容 [;};qQ-C2  
F7=a|g  
系统参数 .H9!UQ&It  
hWuq  
1. 该应用实例的内容 GfVMj7{  
/GCSC8T  
[?;oiEe.|  
<;W
4Th<4  
|[xi"E\  
2. 仿真任务 W>s<&Vb  
HaLEQ73  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 1=#`&f5f&  
!74*APPHR  
3. 参数：准直输入光源 JB**z00;  
M}us^t*  
yUBic~S  
@-Gf+*GZys  
4. 参数：SLM透射函数 6eQrupa  
9/^4W.  
\#~~,k 6f  
5. 由理想系统到实际系统 d6~wJMFl  
>YPfk=0f0  
n j1 cqh  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 .\< \J|3  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 \b~zyt6-  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 7%L-;xcr]B  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 JQI`9$asuC  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 c9DX  
wxvt:==  
CYG'WFvZZ  
=]"[?a >  
"<bL-k*H)  
应用示例详细内容 =OhhMAn  
c1b@3  
仿真&结果 A9F&XF7{  
Z<xSU?J  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Z=n& fsE  
`[Kh[|  
 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)。 "xYMv"X  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ]ujH7T  
 为优化计算加入一个旋转平面 7Nx@eoZ  
#& Rx(  
@4hxGk=
 
0vDP-qJV-  
2. 参数：双凸球面透镜 RrGS$<  
awo=%vJ&  
v
Ppbm  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 c]&(h L  
 由于对称形状，前后焦距一致。 b-%7@j  
 参数是对应波长532nm。 k' pu%nWN  
 透镜材料N-BK7。 "'s`?  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 >q4nQ/eP  
vy6NH5Q  
(\#j3Y)r  
(w@|:0t^y[  
R3%T}^;f  
gXs@FhR0  
3. 结果：双凸球面透镜 F0]= z-  
QMHeU>  
9sJbz=o]r  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 7{/qQGL  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 T3wR0,  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 )` 
'  
,_P(!7Z8  
,T"(97"  
aD24)?db-  
+=U`  
4. 参数：优化球面透镜 "fS9Nx3  
CM8WI~  
V|<qO-#.  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 {n #  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 *slZ17xg  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 vqv(KsD+::  
 透镜材料同样为N-BK7。 P4Wd=Xoz6  
_/P"ulNb  
RhX 2qsva-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )QFT$rmX  
!Wn'Ae9  
&Lk@Xq1  
L.ndLd  
5. 结果：优化的球面透镜 >p2v"XX  
3l<)|!f]g  
,Lox?}t  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Ay"x<JB{U2  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 nolTvqMT  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ]N2'L!4|;  
AY,6Ddw  
&=@R,  
B~yD4^  
6. 参数：非球面透镜 Y13IrCA2  
efZdtrKgy  
SS(jjpe&,  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 YWd:Ok0  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 B=|yjA'Fg  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 u\smQhQGE  
q2&&n6PYW  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 z8vFQO\I"  
\`|,wLgH  
7o0ej
#  
*l_1T4]S  
WNlWigwYl  
7. 结果：非球面透镜 T*|?]k 8@*  
)u3<lpoTy  
;2#HM^Mu  
 生成期望的高帽光束形状。 d=N5cCqq  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。
&{ntx~Eq  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :,]%W $f=  
?8YHz  
JFR,QUT  
]V><gZ  
93[`1_q7\  
8. 总结 cf@:rHB}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }*IX3
4  
;)cSdA9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
vE6/B"b  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $o{f)'.>n  
Lr40rLx;u  
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。 dKZffDTZ  
_pjpPS
V6J  
扩展阅读 YC*S;q  
4Q_2GiF_ ?  
扩展阅读 ]5rEwPB  
 开始视频 Z~muQ c?  
-     光路图介绍 jpOi Eo  
 该应用示例相关文件： /!jn$4fd:  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 /of,4aaK7  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 {#Mz4s`M  
a+r0@eFLc  
@0n #Qs|E!  
QQ：2987619807 @i6D&e=