[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+8%oWj  
应用示例简述 ?m3,e&pB5  
1. 系统细节 ;>?
NH6B,  
 光源 3Qt-%=b&  
— 高斯激光束 ,DrE4")4  
 组件 VEAf,{)Q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 CBC0X}_`  
— 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 &Q
7
vY  
 探测器 Y{P0?`  
— 视觉感知的仿真 C[h"w'A2  
— 高帽，转换效率，信噪比 gC-3ghmgS  
 建模/设计 zcCX;N  
— 场追迹： \(9hg.E  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 mSSDV0Pfn  
CR$\$-  
2. 系统说明 c8qsp n  
H.sHXuu  
_97A9wHj  
_~f&
wkc  
3. 建模&设计结果 @dimZsi1  
#QdBI{2  
不同真实傅里叶透镜的结果： yyZV/ x~  
Q[t|+RNKv2  
D/1{v  
*g =ey?1S  
4. 总结 @ToY,@]e  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?LU]O\p  
gzS6{570
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 m,i
@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \XaKq8uE  
Y<lJj"G  
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。 Zo}O,;(F5  
eh=.Q<N  
应用示例详细内容 s!*m^zx  
ay}}v7)GM  
系统参数 E/MD]ox  
?kfLOJQ:I  
1. 该应用实例的内容 sem:"  
LadE4:oy  
ttlFb]zZh  
+C4UM9  
J[6`$$l0  
2. 仿真任务 NRU&GCVwu  
JQCQpn/  
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。 yu ~Rk  
hV,)u3  
3. 参数：准直输入光源 }GV5':W@WG  
,,_$r7H`  
R-Y07A  
S>
AM?  
4. 参数：SLM透射函数 EqW/Wxv7b  
ygiZ~v4P/  
6\jhDP@`9  
5. 由理想系统到实际系统 Z_iVOctP  
< {1'cx  
#~(J J  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 6_KO6O7g  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 u-yVc*<,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 H_H3Gp  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 g\;&Z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 5Oh>rK(  
p:kHb@  
y7a84)j3  
Pc"g  
*}mk$bA  
应用示例详细内容 =1qM`M   
)YSS>V  
仿真&结果 @)"= b!q=  
;JQ:S~K9  
1. VirtualLab中SLM的仿真 v?\Z4Z|f  
CKoRq|QG_  
 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)。 wGRMv1|lIu  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 8RGU^&  
 为优化计算加入一个旋转平面 9fLxp$`(T  
z=YHRS  
$^[^]Q  
m-%.LDqM  
2. 参数：双凸球面透镜 x6-bAf  
F#<$yUf%  
,E YB
E  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ;"gUrcuY  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ?<mxv"  
 参数是对应波长532nm。 )#|I(Gz ^  
 透镜材料N-BK7。 t|/{oAj  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 =a!w)z_rw  
?H7YmN  
IYZ$a/{P  
ZT;8Wvo  
9d5|rk8VS  
'fIBJ3s[o  
3. 结果：双凸球面透镜 g!<=NVhYt  
aaa6R|>0  
_VvXE572  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ,\2w+L5TD  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 (g>8!Gl  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 'aLTiF+  
3rRN~$  
Tj[=E  
\xtY\q,[  
-UTTJnu^  
4. 参数：优化球面透镜 o8Q+hZB}A  
{Z~5#<t  
a,>`ab%>  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ;|a,1#x  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 "$@Wy,yp  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 }VetaO2*  
 透镜材料同样为N-BK7。 oM<Y o%n  
d z-  
reO^_q'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *_Sx^`"X`l  
@'D ,
T^I  
p|q}z/  
ysHmi{V~  
5. 结果：优化的球面透镜 xRTr
@  
=r?#,'a  
.+.BNS   
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 KMU2PoqD  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 T?!D?YV  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 0\/cTNN  
y,YK Mc  
bOvMXj/HV=  

3$~6+i  
6. 参数：非球面透镜 *{#l0My  
:\Pk>a  
&I=27!S  
 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"Z`#Bi  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 vc r5  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 K0YUN^St  
. #7B10  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <E&[sQ|3  
Iz^lED  
koTb{UL  
da,;IE{1u  
4I
q-4IG(  
7. 结果：非球面透镜 s\Zp/-Q  
M~o\K'  
vwc)d{ND  
 生成期望的高帽光束形状。 ){_D  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 * 11|P  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 <D1>;C  
Q+r8
qnL'  
Y+[Z,   
"&Y5Nh  
|K7zN\ Wq  
8. 总结 F:vHbs `y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,'FdUq)i  
MT?;9ZV}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 v[}g+3a  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i^O(JC  
FlqE!6[[  
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。 8
3|7#L  
 '7j!B1K-  
扩展阅读 )]W|i9  
\_#Z~I{  
扩展阅读 Qgel^"t]i  
 开始视频 ^kF-mM=  
-     光路图介绍 O! t> @%)
 
 该应用示例相关文件： 0>aAI3E  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 mv0JD(  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 'u)zQAaw.  
w4"4(SR.  
3r]m8
Hp  
QQ：2987619807 8}A+{xVp8