[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) (YAI,Xnw  
应用示例简述 q|n97.vD  
1. 系统细节 3sS=?q  
 光源 TRSOO}  
— 高斯激光束 H!Wis3S3G  
 组件 p:Iw%eZ:  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 NU|qX {-  
— 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 vAi"$e  
 探测器 {GUb'J  
— 视觉感知的仿真 Lqg]Fd  
— 高帽，转换效率，信噪比 1pWk9Xuh  
 建模/设计 ah 4kA LO  
— 场追迹： 3b<: :t  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ]9fS@SHdx  
Mg#`t$u  
2. 系统说明 +<gg
 
~GSpl24W<  
(2: N;  
a4%`"  
3. 建模&设计结果 ,r@xPZPz:e  
YQN.Ohtv*F  
不同真实傅里叶透镜的结果： }bZ 8-v  
M#ZT2~+CT  
7`Qde!+C  

n.@#rBKZ  
4. 总结 %=y;L:S\p  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (viWY  
{!lNL[x  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
dFzYOG1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !zU/Hq{wcK  
HHZ`%  
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。 Dq|GQdZ>o  
yGRR8F5>(  
应用示例详细内容  "";=DH  
%yeu"  
系统参数 [Uswf3  
`4_c0q)N4  
1. 该应用实例的内容 dQ,Q+ON>  
SBC~QD>L+  
l@xWQj9  
Pv~:gP  
lBS"3s384  
2. 仿真任务 46ILs1T6  
&i)helXs]  
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。 )Q~C4C-j  
C B6A}m  
3. 参数：准直输入光源 su}&".e^  
f#1/}Hq/I  
TopHE  
V- /YNRV  
4. 参数：SLM透射函数 XJc ,uj7  
,}KwP*:Z  
pKq]X}[^c  
5. 由理想系统到实际系统 9YAM#LBTWi  
0',[J  
#vtN+E  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Cpe#[mE  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 f$vwuW  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Z4#v~!  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。  ![ a  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 )Z("O[  
]Y{,Nx  
;>8kPG  
Gy9 $Wj  
lirNYJ]tO  
应用示例详细内容 ,%kmXh  
5\xr?`VZ  
仿真&结果 EsTB(9c?  
%Uf'+!4l`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 [z2eCH  
?.Q3 pUT  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Z&-tMa
i;  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 VtWT{y5Ec  
 为优化计算加入一个旋转平面 `UQEXoB)  
?,>5[Ha^?  
V:OiW"/  
Y([d;_#P  
2. 参数：双凸球面透镜 i-]U+m*  
F_v-}bbcFQ  
&atyDFJ'  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ; h85=l<8u  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Kr]z]4.d@  
 参数是对应波长532nm。 J+|/-{g  
 透镜材料N-BK7。 N}DL(-SQ3  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 .;g}%C  
#3+~.,X9  
{yS;NU`2  
)b9_C O}  
!VRo*[yD@  
uFo/s&6K  
3. 结果：双凸球面透镜 "Vy WT  
s&VOwU  
o,*=$/or  
 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。 WL1\y|  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Pj&A=  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 `;cz;"  
tDt :^Bc  
6OtVaT=}<O  
n]iyFZ`9  
CdL.?^  
4. 参数：优化球面透镜 @$c!/  
K{2h9 ]VF  
#x)8f3I  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Mg\TH./Y:  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $UC{"0  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 |vz9Hs$@l  
 透镜材料同样为N-BK7。 QD4:W"i  
jkt6/H  
O:YJ%;w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 R5kH0{zM  
)i-gs4[(QN  
(:7a&2/M  
:j,}{)5=  
5. 结果：优化的球面透镜 y\,f6=%k  
O|e}   
RG}}Oh="v  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 D5L{T+}Oi%  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,v7Q*3  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 J|5Ay1eF-  
esI'"hVJ  
f3#X0.':  
SiTe
B)/  
6. 参数：非球面透镜 :tbd,Uo  
c1#+Vse  
$>r5>6  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 V|: qow:F  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ]0-<>  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 YlKFw|=  
D/:3RZF  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `eD1|Go9  
5v|EAjB6o  
MGaiTN^_<  
K*+6`z#fMF  
L!y"d!6C  
7. 结果：非球面透镜 -?fR|[\[U  
W.[BPR  
Y;_T=L  
 生成期望的高帽光束形状。 ^l(^z fsZ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 s)w9%  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 A ~&+F>Z  
Z@M6!;y#  
wOg,SMiq  
PeNF+5s/K  
:<utq|#s  
8. 总结 iLtc HpN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [r9d<Zi}{  
y6%<zhs  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。  zy>}L #  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 wS$46M<  
u)~s4tP4  
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。 qm%nIU \*  
A*i_|]Q  
扩展阅读 ]sL45k2W  
uJ8{HB  
扩展阅读 BIfi:7I;Q  
 开始视频 vgThK9{m;  
-     光路图介绍 9@y3IiZ"}  
 该应用示例相关文件： ;_tO+xL&  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Le@? /  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 F,pCR7o>  
%\I.DEYH  
[cpNiw4e  
QQ：2987619807 /gw Cwyo