[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) ]sDlZJX<M  
应用示例简述 l.uW>AoLh  
1. 系统细节 ipD/dx.  
 光源 !@T5](zV  
— 高斯激光束 :Izdj*HL;A  
 组件 yq6:7<  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 i#I7ncX  
— 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 "?>hQM1R  
 探测器 {JtfEna  
— 视觉感知的仿真 RG6U~o1  
— 高帽，转换效率，信噪比 E*s8 nQ"  
 建模/设计 lZJbQ=K{  
— 场追迹： /DX6Hkkj%  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 @n;$Edza/  
c JOT{  
2. 系统说明 4Un%p7Y~  

$ S]l%  
3M"eAK([  
FvVM}l'
 
3. 建模&设计结果 fl+2'~  
_n+ 5{\z  
不同真实傅里叶透镜的结果： >k8FUf(c  
.$zo_~ mR  
m`xzvg  
<K
rfM
 
4. 总结 ^oDSU7j5,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v5 I}a7  
;uaZp.<um&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 zhVkn]z~*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i\C~]K~O!  
.&rL>A2U  
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(;}rx  
-J^t#R^$`  
应用示例详细内容 ^v&)z,  
K9c5HuGy  
系统参数 PvW~EJ  
~ekV*,R"  
1. 该应用实例的内容 'Omj-o'tn9  
I*0TI@Lo  
<CN+VXF  
`J-&Y2_/k  
:y^%I xs{1  
2. 仿真任务 )<vuv9=k\%  
li&
&[=6A  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 VH6J @m  
L)3JTNiB  
3. 参数：准直输入光源 WoWmmZ  
J'@`+veE  
Y(C-o[-N  
O_^;wey0}?  
4. 参数：SLM透射函数 !T~C=,;  
5?-@}PL!Y  
Mcqym8,q|3  
5. 由理想系统到实际系统 qx`)M3Mu|<  
0l2@3}e  
2Z7r ZjXW  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 UJk/Lxv  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 aS&,$sR  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 17+2`@vJgM  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 6HRr4NDcj  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 x"{WLZ  
'L8B"5|>  
QN^AihsPi  
%)sG 34  
Mc<O ~  
应用示例详细内容 3oMhsQz~z  
|yVveJ  
仿真&结果 1hW"#>f7  
Rp_)LA  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Q$8K-5U%  
#SqU>R  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 B-W8Zq#4>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 um*!+Q  
 为优化计算加入一个旋转平面 Og<nnq  
D\k'Eez  
pN#RTb8o  
><H*T{
Pg  
2. 参数：双凸球面透镜 agj_l}=gO  
#T$yQ;eQ  
67A g.f6-  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 C(}N*e1  
 由于对称形状，前后焦距一致。 =jkiM_<h  
 参数是对应波长532nm。 dQJ)0!B  
 透镜材料N-BK7。 -;j '=?  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 \&b1%Asyz  
UQ}#=[)2e  
9_xJT^10  
1s6L]&B  
s_%KWkS  
=_Ip0FfK!  
3. 结果：双凸球面透镜 CZw]@2/JuQ  
dT'd C  
yhh\?qqy  
 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>W*y|UJ  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0{qe1pb w  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 IM=3n%6  
]4eIhj?  
]? %*3I  
=H;F{J"  
% 9} ?*U  
4. 参数：优化球面透镜 _p;=]#+c&  
D]+]Br8  
FgnPh%[u  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 36UUt!}p  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 &*#Obv  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 T7?cnK"  
 透镜材料同样为N-BK7。 RiiwsnjC  
7~!F3WT{  
#D-Ttla  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 u#nM_UJe  
&n~v;M  
D.*o^{w|  
 >G}g=zy@  
5. 结果：优化的球面透镜 85qD~o?O  
C9^C4   
9i+.iuE%Bu  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 v
\dP  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 #83pitcc  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 /@Ec[4^=!.  
Cq[<CPAS  
%/w%A:y#&  
8c%_R23  
6. 参数：非球面透镜 5+[ 3@  
`Ha<t.v(  
N"A`tc5&  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 \S0QZQbz/  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 xjh(;S'  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 11?d,6Jl  
$7*@TMX  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 47!k!cHa  
w5;d/r<q  
A,4Z{f83  
rw.DKM'  
RC!9@H5S#  
7. 结果：非球面透镜 t6Nkv;)>@  
N#GMvU
#R  
',]^Qu`a  
 生成期望的高帽光束形状。 6[Wv g  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。  =@!s[  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 FD/=uIXH2  
R5=M{  
?*&
5`Xh  
6#kmV  
Y2}m/7aF  
8. 总结 <=]:ED $V@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uZa)N-=b2  
La$?/\Dv)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
,:8oVq>?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;]>a7o  
B^Hhrz!  
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。 r*UE>_3J  
^/)%s3  
扩展阅读 %xdyGAl:  
v;(k7
 
扩展阅读 #N'bhs  
 开始视频 EN5F*s@r  
-     光路图介绍 q +!i6!6r  
 该应用示例相关文件： h/]));p  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 GHpP *x  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Hb\['VhzM  
7A^L$TY  
A8 !&Y;d  
QQ：2987619807 q<Y#-Io%3