[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) wA~Nfn ^  
应用示例简述 <WbD4Q<3?  
1. 系统细节  +NXj/  
 光源 [ $"iO#oO  
— 高斯激光束 d,)F #;^5  
 组件 l9L;Tjj  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 <zDe;&  
— 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 }.gg!V'9w  
 探测器  7:p]~eM)  
— 视觉感知的仿真 TwhK>HN  
— 高帽，转换效率，信噪比 z vYDE]  
 建模/设计 <NAR'{f  
— 场追迹： ?\pE#~m  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |(H|2]b4=  
8 [."%rzN  
2. 系统说明 IIR?@/q  

Em]T.'y  
7Rh:+bT  

h1gb&?w5P  
3. 建模&设计结果 mcXakWmi  
FXSDN268  
不同真实傅里叶透镜的结果： SmLYxH3F  
|zT0g]WH  
LK%B6-;~-  
{pg@JA  
4. 总结 [:=[QlvV  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 g`6wj|@ =W  
7w$R-Y/E  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /uc/x+(_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &B85;  
C/vLEpP{(/  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 @/u`7FO$&  
}2.
}fHb2  
应用示例详细内容 _NZHrN  
E9:hK  
系统参数 Sp )}  
X]*/]Xx  
1. 该应用实例的内容 &sgwY  
yk)j;i4@  
H44&u](8{  
(KMobIP^  
yfW^wyDd2o  
2. 仿真任务 -:>#w`H  
16Y~5JAc  
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。 K{P#[X*5  
Pb;`'<*U  
3. 参数：准直输入光源 M(E_5@?3  
b?NeSiswn  
/#=J`*m_  
4<K`yU]"  
4. 参数：SLM透射函数 .Topg.7W  
4w6K|v<X  
`4q}D-'TF8  
5. 由理想系统到实际系统 v`w?QIB]  
NXNon*"  
15:@pq\  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 S:uEK  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 
a0.3$  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 +"
cyOC  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 FxX3Pq8h  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 K@~#Gdnl  
\KXEw2S  
E|;5Z*  
Y]K]]Ehp  
an`(?6d  
应用示例详细内容 1n(}Q1fa  
#jx?uS  
仿真&结果 DOIWhd5:  
Lp)
8SmN  
1. VirtualLab中SLM的仿真 @e0
skc  
2H+DT-hK  
 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)。 ;Hb[gvl  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 hb8XBBKR  
 为优化计算加入一个旋转平面 b
[;3KmUB  
Q3q.*(#  

N:[;E3?O  
5 h
adA>d  
2. 参数：双凸球面透镜 l_-n&(N2<[  
*m@w^In^  
l1Q+hz5"*U  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 5@+Ei25  
 由于对称形状，前后焦距一致。 pNQkKDbL+  
 参数是对应波长532nm。 hr6e1Er  
 透镜材料N-BK7。 =DTOI  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 KBqaI((  
cu?(P;mQi  
dG?a"/MA  
u=}bq{  
&E riskI  
%O=V4%"m\  
3. 结果：双凸球面透镜 @dCPa7:>&  
,1;8DfVZV  

&N_c-@2O  
 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。 [Um4\QvUx  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 j~*Z7iu  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 kz;_f  
:U.)YHY  
H"rzRd;S  
>[fVl8G_0  
:+Q"MIU  
4. 参数：优化球面透镜 =&VXn{e  
n_n|^4w  
mhLRi\[c )  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 d74g|`/  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 3!9 yuf  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 }t%>_  
 透镜材料同样为N-BK7。 T|s0qQi  
CCh8
?sM  
"I}Z2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m_"p$m;  
-y*_.Ws9  
mHEf-6|C`  
-+=:+LhSMb  
5. 结果：优化的球面透镜 )
uid!d  
,ANK3n\  
A$%!9Cma  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 YqSXi~.  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 R=?po=  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {rvbo1t  
U\Ar*b)/T  
loUl$X.u  
[)SR$/A  
6. 参数：非球面透镜 7ITl3>  
d$_q=ywc  
x]R(
twi  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 DqzA U7  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 p=~h|(M|  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 N~$Zeq=  
>GznG[Ku  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (HaKF7Jsi  
+|?|8"Qg  
r[v-?W'  
1n`1o-&l-  
5{FM#@  
7. 结果：非球面透镜 uPFHlT  
.b#9q6F-/  
PNJe&q0*  
 生成期望的高帽光束形状。 0Ox|^V  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 $,;S\JmWP  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 P YF.#@":&  
Aa`MK$29F  
TsX+. i'  
l7'{OB L  
v:"m  
8. 总结 -jVaS wt  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 G;Wkm|  
?]W~ qgA  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 L-z;:Ztk  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !eR-Kor  
8jjFC9Cbn0  
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。 i-k >U}[%  

'(*&Ax  
扩展阅读 7<3U?]0  
_V& !4Zd9:  
扩展阅读 $7UoL,N>
 
 开始视频 /^'Bgnez  
-     光路图介绍 9k\)tWe  
 该应用示例相关文件： ';b3Mm #  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 PEW4J{(W  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 `*NO_K  
W-z90k4Z5  
*#1y6^  
QQ：2987619807 VT% KN`l