[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) %YR&>j k  
应用示例简述 t%}<S~"  
1. 系统细节 _WEJ,0*#'  
 光源 9#z$GO|
<  
— 高斯激光束 r!Eh}0bL  
 组件 -pC'C%Q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 TE Z%|5(]  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 OFtaOjsyUa  
 探测器 &E&~9"^hQL  
— 视觉感知的仿真 /QQRy_Z1)  
— 高帽，转换效率，信噪比 d,^O[9UWo  
 建模/设计 WoT
eIkM9  
— 场追迹： ?#z$(upQ  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *V2;ds.~  
aj5HtP-  
2. 系统说明 JQ%hh&M\0  
kSz+UMC-7:  
n6oOknCna  
R #wZW&N  
3. 建模&设计结果 \ptO4E  
=ANr|d  
不同真实傅里叶透镜的结果： z x-[@G  
<U3X4)r  
Ih.+-!w  
0"R>:f}  
4. 总结 B'yjMY![  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t(3f} ?  
/WnCAdDgZ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (l99a&]t  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 B/4M;G~  
HA0!>_I dC  
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。 yI^Yh{  
Al^tM0T^  
应用示例详细内容 c]M+|R5  
F=qILwd  
系统参数 NVM_.vL  
$]DuO1H./  
1. 该应用实例的内容 g4ZUh@b~  
Jinh#iar  
TanWCt4r  
}h^ fX  
_mqU:?Q5  
2. 仿真任务 bYP8  
a}@b2Wc*  
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。 4!/QB6   
p:xyy*I  
3. 参数：准直输入光源 1?.CXqK  
S(PV*e8  
4FaO+Eo,8  
A;d@NOI#,K  
4. 参数：SLM透射函数 GKoYT{6  
+^BThrB  
8w:ay,=  
5. 由理想系统到实际系统 ~<_#%R!  
9Kd=GL_  
GN|"
RuQ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ]H/,Q6Q  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 AOg'4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 *y4g\#o.  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 lR %#R  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ={BC0,  
YhH3fVM  
nFlN{_/  
8
]#FvgX  
W
HC/'kvF  
应用示例详细内容 EGD{nE  
8[@,i|kgg0  
仿真&结果 $s_k/dM~&  
/H<{p$Wd  
1. VirtualLab中SLM的仿真 FsqH:I4O  
Zz} o t  
 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)。 x@Gg fH<l  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /kGWd9ujF  
 为优化计算加入一个旋转平面 __}SHU0R  
9Z-2MF  
"[ S[vkI  
I;@q`Tm  
2. 参数：双凸球面透镜 GSRf/::I}4  
Kz;Ar&^`N  
m@<,bZkl  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &W>\Vl1  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (*A@V%H  
 参数是对应波长532nm。 boiP_*|MY  
 透镜材料N-BK7。  (
7X  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {e&fBX6;  
h>V6}(~;.  
4]1/{</B|  
yM 7{v$X0  
ll5;09  
B}04E^  
3. 结果：双凸球面透镜 \Hb!<mrp  
:NLY;B`  
.J-k^+-  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 N%Bl+7,q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 S<(i/5Z+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ddL3wQ  
% (h6m${j  
fmYx  
tzN9d~JZ  
H^Pq[3NQ  
4. 参数：优化球面透镜 xlZh(pf  
GipiO5)1C  
e_!h>=$%8  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 2+u+9rW  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 h HHR]e5:  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 9L7z<ntn  
 透镜材料同样为N-BK7。 f/L8usBXq  
K cex%.  
{#+K+!SvDX  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 fKEDe
>B5  
+m JG:n  
JRBz/ j  
vgc~%k62c  
5. 结果：优化的球面透镜 X,3"4 SK  
DzhLb8k  
dZ"}wKbO  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 u"5/QB{  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Rm3W&hQ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $Ud9v4  
53/$8=  
7VfXE/  
=_&,^h@'3e  
6. 参数：非球面透镜 eAO@B
  
+Q"s!\5  
R)d_0Ng  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 \>su97  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 !rgXB(  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 v$`3}<3-  
"viZ"/~6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =l2 @'YQ  
)%/ Ni^  
%D-!<)z  

`!N.1RP _  
'3^_:E5y  
7. 结果：非球面透镜 Y".?j5f?  
?/}IDwuh  
0<A*I{,4L  
 生成期望的高帽光束形状。 H1~9f{
 
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 860y9wzU  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 %>nAPO+e  
=WF@S1  
xz:  
aIT0t0.  
s'/_0  
8. 总结 CZy!nR!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 M+-odLltw  
JWu0
VLo  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Fbotn(\h@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。

]x1ba_  
m k~F@  
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。 O&CY9 2)Lk  
ko!]vHB9`  
扩展阅读 <qoc)p=__  
oeVI 6-_S  
扩展阅读 4J9Y  
 开始视频 MR,>]| ^  
-     光路图介绍 %7[d5[U~ZA  
 该应用示例相关文件： 1h]nE/T.O  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 4D.h~X4  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 O~Jf"Ht  
fuf'r>1n  
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QQ：2987619807 Hm 0
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