[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) 3c5=>'^F  
应用示例简述 qzv$E
;zAl  
1. 系统细节 0{ovLzW  
 光源 H \$04vkR  
— 高斯激光束 Jhbkp?Zli  
 组件 ayfZ>x{s*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 0mB]*<x8  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 27b
7~!  
 探测器 uVoM2n?D%^  
— 视觉感知的仿真 VFN\ Ryd  
— 高帽，转换效率，信噪比 6x\+j  
 建模/设计 h,Y MR3:X  
— 场追迹： 'U<-w$!f+^  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 C3fSSa%b  
s&S8P;K|  
2. 系统说明 Zf<M14iM
 
XAuB.)|  
HjTK/x'_'L  
YH`/;H=$G/  
3. 建模&设计结果 azMrY<  
H2
7J kZ&  
不同真实傅里叶透镜的结果： x1)G!i  
[V`j@dV  
^n5[pF}Gw  
sMAc+9G9k  
4. 总结 >j1\]uo  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8ID fYJ  
L|G!of[8n  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 'tK5s>gv<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 gvYib`#  
kvh}{@|-  
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。 1 O+4A[cr  
>8;Co]::kx  
应用示例详细内容
X#mm Z;P  
}zVPdBRfm  
系统参数 8:,E=swe  
Oqzz9+  
1. 该应用实例的内容 v#0R   
Xui${UYN  
\RZFq<6>  
WSfla~-'F  
@L|X('i  
2. 仿真任务 (x9d7$2  
5J1A|qII  
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。 JDVMq=ui  
HBYqqEO  
3. 参数：准直输入光源 X ^>o/U  
-!(  
lpkg(J#&  

~1YL  
4. 参数：SLM透射函数 <Ft6d
  
=tl[?6  
GP ;c$pC  
5. 由理想系统到实际系统 GqhnE>  
yG58?5\9  
cA ;'~[  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 POTW+Zq]  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^z3-$98=A  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 =flgKRKk.r  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ~*-ar
6  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 F?'=iY<h  
$DW3H1iW  
&NV[)6!  
/B"h#v-o  
o9M[Zr1@k  
应用示例详细内容 0~RsdQGqC  
_GK^7}u  
仿真&结果 !mK
[kXo  
70&v
`"  
1. VirtualLab中SLM的仿真 vOsd>3"  
OxX{[|!`  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 u814ZN}  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 G5Y5_r6Gu  
 为优化计算加入一个旋转平面 %JDG aG'  
1Nx.
aji  
]9)pFL  
X"b4U\A  
2. 参数：双凸球面透镜 h{.KPK\  
[8.ufpZ  
zvL&V .>  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =25qY"Mf  
 由于对称形状，前后焦距一致。 "5e~
19  
 参数是对应波长532nm。 VB*N;bM^  
 透镜材料N-BK7。 }5bh,'  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /ee:GjUkB  
t$r^'
ZN  
}GsZ)\!$4  
:SG9ygq'  
l.1)%q&@^  
xBU\$ToC  
3. 结果：双凸球面透镜 y4)M,+O5  
qf+jfc(Iby  
aGNVqS%y  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Pca~V>Hd  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
pOD|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 8-cG[/|0  
"e g`3v  
(.P;VH9R\  
HKq 2X4J$  
$ZYEH  
4. 参数：优化球面透镜
j>eL&.d  
zy4AFW  
~X5yHf3  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 >joGGT  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 j2lo~J)  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 )VJAs|  
 透镜材料同样为N-BK7。 +%X_+9bd  
k
@5#^G  
rfYu8-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7GfgW02  
,oIZ5u{#,  
^j';4'  
B+
);y  
5. 结果：优化的球面透镜 9 f-T>}  
aRq7x~j )\  
,Ng3!2&$e  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 v6oPAqj,r  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <,Sy:>:"  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
/`hr)  
?Li^XONz  
ixBM>mRK  
tzi+A;>c(v  
6. 参数：非球面透镜 sxgR;gf6  
seHwn'Jn  
|/arxb&  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ~D@V@sX  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @<CJbFgJp  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 jCW>=1:JGY  
fj0+a0h  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :m5& i&  
vbqI$F[s  
y;0.P?Il"  
8)5n  
V==' 7n  
7. 结果：非球面透镜 Q+mMpI  
x@DXW(  
*Vfas|3hZI  
 生成期望的高帽光束形状。 au"HIyi?k  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。
aZ@4Z=LK  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ||`w MWq  
+n,8o:fU:  
FPaj p  
:1_hQeq  
:FG}k Y  
8. 总结 gywI@QD%#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 bQXxb(^  
UgJlXB|a%2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (&x~pv"+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 bIp;$ZHy`K  
IL.Jx:(0  
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。 ,z1# |Y  
:U)e 8  
扩展阅读 ivoPl~)J  
^l$(-#'y  
扩展阅读 + A0@#:B  
 开始视频 $k'f)E  
-     光路图介绍 $nn~K  
 该应用示例相关文件： JTx}{kVO  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Td;e\s/]  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 zNE!m:s  
#> CN,eiZ  
]2h[.qa  
QQ：2987619807 wW%I <M