[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) ~r*P]*51x  
应用示例简述 LIpEQ7;  
1. 系统细节 L 3XB"A#  
 光源 $)Bg JDr  
— 高斯激光束 h2q/mi5{  
 组件 q_fam,9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 =:I+6PlF@  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 (p)!Mq "^  
 探测器 ]0j9>s2|Z  
— 视觉感知的仿真 X$n(-65  
— 高帽，转换效率，信噪比 $'wq1u  
 建模/设计 i@P}{  
— 场追迹： $lwz-^1t.  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ~Ci{3j :]  
g=8un`]7  
2. 系统说明 uaPx"  
r6.d s^  

H`QQG!  
|NFZ(6vNh  
3. 建模&设计结果 /n,a?Ft^N)  
t0E51Ic@  
不同真实傅里叶透镜的结果： x!<yT?A  
t*S." q  
L:&k(YOBA  
 #1nJ(-D+  
4. 总结 HLK@xKD<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (R}ii}
&  
R{hf9R,  
 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~OhtHwK  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3`.P'Fh(k  
~l E _L1-c  
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。 1R%1h9I4'  
)7cb6jCU  
应用示例详细内容 7Ke&0eAw  
Z}6^ve  
系统参数 aoW6U{\  
TD@v9  
1. 该应用实例的内容 Q /x8 #X  
k ]a*&me  
kAYb!h[`  
)X+mV  
RVw9Y*]b  
2. 仿真任务 `CE^2  
! NV#U  
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。 mh/n.*E7  
30j|D3-  
3. 参数：准直输入光源 kLSrj
\6I[  
5`+5{p  
;t#]2<d*  
cQNsL  
4. 参数：SLM透射函数 k=ytuV\  
rJyCw+N0  
F=a+z/xKT  
5. 由理想系统到实际系统 J4$! 68  
:3h{ A`u  
m:QG}{<.h  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 V>-b`e  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 I3
b"|%  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 RzKb{> ;A  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 iP@6hG`:  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 8T[ 6J{|C  
*Nb#W!  
6 ,ANN
j  
bzpFbfb  
9=l.T/?sf  
应用示例详细内容 A;XOT6jv?  
p zw8T  
仿真&结果 Nh?|RE0t  
u
YI@9U  
1. VirtualLab中SLM的仿真 DbI!l`Vn4  
F0Jx(  
 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)。 $m$;v<PSe  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 U%<rn(xWXD  
 为优化计算加入一个旋转平面 Njc%_&r  
a dfR
!&J  
z`Wt%
tL(  
R6;Phdh<>  
2. 参数：双凸球面透镜 E\7m<'R  
UKd'+R]  
yc;3Id5?>  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 )EM7,xMz  
 由于对称形状，前后焦距一致。 !v|ISyK  
 参数是对应波长532nm。 iOw3MfO  
 透镜材料N-BK7。 ,:n| ?7  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 [4Ll0GSp  
V)M1YZV{  
vYmSKS  
RSfM]w}Hq#  
y8Xv~4qQW  
q(o/yx{bm  
3. 结果：双凸球面透镜 R"Liz3Vl%  
\5 pu|2u  
x+5p1sv6  
 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。 `m@U!X  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 pcS+o  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 [onqNp  
3k$[r$+"  
U 5w:"x  
]DG?R68DQ  
:t$aN|>y  
4. 参数：优化球面透镜 OWjJxORB  
*O$CaAr\s  
0>Z ;Ni  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 O>y'Nqz  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Wl"0m1G  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4Cb9%Q0  
 透镜材料同样为N-BK7。 4R%*Z~  
$o?@0  
`iKj
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?9MVM~$  
LE^G&<!  
OKOu`Hz@  
zJlQ_U-!  
5. 结果：优化的球面透镜 L6P1L)
 
ws/63d
*  
h[tix:  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ?^#lWx q  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 yBed kj  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2(!fg4#+  
T$4P_*  
Y(
VJbm`  
|+IZS/W"  
6. 参数：非球面透镜 Y
d cK
&{  
gYop--\14]  
h~Q)Uy5N(D  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 QrG`&QN  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 q
>:$c0JY  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Px@/Q  
pI[ZBoR~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <-Bx&Q  
@JkK99\(>9  
;,'igdold  
1t[j"CG(o  
V_n<?9^4  
7. 结果：非球面透镜 OK|qv[  
`em9T oJV  
.3pbu
U  
 生成期望的高帽光束形状。 \a^,sV  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 hv$yV%.`  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 YA(@5CZ  
#<7O08:
 
#!J(4tXny  
n";02?@F  
'Yy&G\S  
8. 总结 @+,pN6}g  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~vdkFc(8B  
w2(guL($  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^,Ydr~|T  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 s Wjy6;  
~=r^3nZR/J  
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。 c>bq%}  
CR<`ZNuWz  
扩展阅读 O!1Tth
I  
v`q\6i[-  
扩展阅读 RH;:9_*F  
 开始视频 0pe3L  
-     光路图介绍 0Sl]!PZR1  
 该应用示例相关文件： L}{`h  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 D]! aT+  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 H%f:K2  
IputF<p  
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QQ：2987619807 5wtTP ;P