[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) =4zNo3IvL+  
应用示例简述 $(gGoL<  
1. 系统细节 ~o@\ n  
 光源 8?7kIin  
— 高斯激光束 0||"r&:X  
 组件 EqnpMHF  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 UP;Q=t  
— 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 wmo{YS3t|  
 探测器 +2DE/wE]e+  
— 视觉感知的仿真 gF[6c`-s  
— 高帽，转换效率，信噪比 MBB5wj  
 建模/设计 xQJIM.  
— 场追迹： '@TI48 J+  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 AJyq>0p  
oYz!O]j;a  
2. 系统说明 6F`qi:a+  
W]]q=c%2  
QCOLC2I  
[ -ISR7D
  
3. 建模&设计结果 yo'9x s  
<%z@  
不同真实傅里叶透镜的结果： ,+tPR
kwA^  
bD35JG^&i  
pkXv.D`  
6&89~W{  
4. 总结 A&?}w_|9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 k-"<{V  
XRa(sXA3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 D_d|=
i  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #{!O,`qD  
eZg$AOpU  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 BhKO_wQ?:J  
~,ynJ]_aJB  
应用示例详细内容 W h| L  
Xv0F:1  
系统参数 (w+%=z"M  
&p5&=zV}  
1. 该应用实例的内容 `=79i$,,t  
nv"G;W  
=3*Jj`AV  
9x=3W?K:,  
~r<p@k=.#0  
2. 仿真任务 {FWyu5.  
:N

uR>~  
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。 6xHi\L  
cw;co@!$  
3. 参数：准直输入光源 dK.R[aQ  
W,3zL.qH"  
I"1CgKYK^+  
7 _g+^e-"  
4. 参数：SLM透射函数 Wr5Q5s)c  
:u
o[&&c  
,/&Z3e  
5. 由理想系统到实际系统 ?; [ T  
]>D)#  
vZ@g@zB4o0  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 *69c-`o  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $
n-Af0tK  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 D{p5/#|r  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 zDDK  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 G2]^F Y  
sqpGrW.  
V^n0GJNo  
 (
#o t^  
;/'|WLI9  
应用示例详细内容 LkBZlh_  
FXahZW~Ol  
仿真&结果 5
y   
:)IV!_>'d  
1. VirtualLab中SLM的仿真 -U-P}6^  
MzzKJ;wbC6  
 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)。 
L-\ =J  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /r^[a,Q#x  
 为优化计算加入一个旋转平面 5&!'^!  
,Ff n)+  
eA=WGy@IcN  
k_aW  
2. 参数：双凸球面透镜 !msNEE@[  
| o0RP|l  
i#W*'  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 lb~E0U`\E`  
 由于对称形状，前后焦距一致。 l-.(Ez*  
 参数是对应波长532nm。 Zx{96G+1  
 透镜材料N-BK7。 /L v1$~  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 V8PLFt;  
3o6RbW0[  
OeElMRU"  
f:woP7FP  
8TWTbQ  
qX#MV>1  
3. 结果：双凸球面透镜 gU1#`r>[)  
sx 9uV  
8
SC%O\,  
 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。 "A3dvr
 
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 H&4~Uo.5  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 B4g8 ~f  
[}2Z/   
7:Ztuc]  
osHCg  
]@ M5_%p  
4. 参数：优化球面透镜 ?
&X6:KJQ  
Tum_aI  
K84^O
q  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9&Ne+MY^%  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。
SO{p;g  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 6bO~/mpWT~  
 透镜材料同样为N-BK7。 1S:|3W  
{1-V]h.<J  
jqnCA<G~B-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 e8P-k3a"5:  
,Zf 9RM  
.Y*f2A.v  
$m| V :/  
5. 结果：优化的球面透镜 f{&bOF v  
y$W
|~ H   
^%>kO,  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ,0N94pKy  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 {b)~V3rsY  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 LnsD  
)?aaBaN$  
:a
AEJ  
kv{}C)kt3  
6. 参数：非球面透镜 &^".2)zU  
K>/%X!RW  
EbY,N:LK  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Ms^dRe)  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 O9M{  ).  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 5F"|E-;  
9~\kF5Q"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G$M9=@Ug  
Nw_@A8-r  
OO) ~HV4\  
UUe#{6Jx_  
XGrue6ya  
7. 结果：非球面透镜 N)2f7j4C&  
:[l\@>H1tX  
<Zb/  
 生成期望的高帽光束形状。 J3RB]O_  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 OhZgcUqQ8  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 YwEpy(}hJm  
&[Xu!LP  
)u%je~Vw  
o{qr!*_3  
}yn0IWVa  
8. 总结 hZXXBp  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =T?}Nt  
YY((#"o;l  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \Q?ip&R  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {7hLsK[])  
y9H% Xl  
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。 gV;H6"  
^2D1`,|N  
扩展阅读 c_grPk2O4  
,_.I\
EY[  
扩展阅读 CqMhk  
 开始视频 zET^T5>:  
-     光路图介绍 {P%9  
 该应用示例相关文件： H9XvO  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 K7knK  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 hg.#DxRi{  
S^@S%Eg  
Dr&('RZ4  
QQ：2987619807 f 3V Dv9(