[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) T\2) $  
应用示例简述 ovQS ET18b  
1. 系统细节 Q3BLL`W~  
 光源 N /sEec  
— 高斯激光束 D%;wVnUw  
 组件 rw5#e.~V  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 oN[Fza>  
— 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 1Nl&4YLO  
 探测器 'NT#
(m%  
— 视觉感知的仿真 7wiK.99  
— 高帽，转换效率，信噪比 )BF \!sTn  
 建模/设计 JNxW6 cK  
— 场追迹： }>{ L#JW  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 dysX  
^o $W  
2. 系统说明 a9D gy_!Y  
Y)Znb;`?a  
v:veV.y  
(XbMrPKG  
3. 建模&设计结果 &*(n<5wt  
VD9 q5tt7  
不同真实傅里叶透镜的结果： CdBthOPX)  
*D=K{bUe'  
LKR==;qn  
E/wQ+rv  
4. 总结 ERp:EZ'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 A+0T"2  
BG
B,Gb  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6?%]odI#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 U;';"9C2>  
eZ@Gu  
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。 K[Yc<Q  
Wk/fB0  
应用示例详细内容 S
}zC3  
f![xn2T  
系统参数 gq H`GI  
Hi]vHG(  
1. 该应用实例的内容 U/.w;DI
 
*oEv,I_  
Q?* nuE  
u{g]gA8s  
-]Q3/"Q  
2. 仿真任务 X!U]`Qh  
"[awmZ:wo  
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。 I`/]
@BdgY  
a<f;\$h]  
3. 参数：准直输入光源 vx04h~  
Y[f,ia  
T1lXYhAWS  
o{9?:*?7  
4. 参数：SLM透射函数 e.h~[^zg  
`[X6#`<  
@AvM  
5. 由理想系统到实际系统 sEoZ1E  
:0nK`$'  
nURvy}<r  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 NOF?LV  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 |tG05+M  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 I") H~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 w>v5oy8s-  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 C}Rs[  
0FG5_t"",\  
l!\1,J:}Z  
`!zQ  
Bp&6x;MJf  
应用示例详细内容 _mw13jcN]  
3|q2rA  
仿真&结果 {VBR/M(q  
U!x0,sr  
1. VirtualLab中SLM的仿真 "=9-i-K9B  
*]Fg
fttES  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。
n49;Z
,[~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 fG<Dhz@  
 为优化计算加入一个旋转平面 e%pu.q\gK  
Dz,uS nnm  
 W|lH  
/^d. &@*  
2. 参数：双凸球面透镜 \.5F](:  
:}^Rs9 '  
b([:,T7  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 3b#L17D3_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 +IvNyj|  
 参数是对应波长532nm。 <sa #|Y$  
 透镜材料N-BK7。 1d`cTaQ-  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 kl| g  
F@g17aa  
KCE=|*6::|  
2>g^4(  
>Q&CgGpW$  
: -E,  
3. 结果：双凸球面透镜 c2/"KT  
n4Vwao/9x  
(m6EQoW^s+  
 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。 6Ux[,]GK  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 >xZ5ac I  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 qbH%
Hx  
SBC~QD>L+  
>A<D
f  
gglf\)E;}E  
lBS"3s384  
4. 参数：优化球面透镜 46ILs1T6  
&i)helXs]  
3eWJt\}?B  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 lHcA j{6  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 su}&".e^  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 f#1/}Hq/I  
 透镜材料同样为N-BK7。 TopHE  
V- /YNRV  
DjY8nePyE  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,}KwP*:Z  
I,]J=xi  
7"#f!.E  
-'j7SOGk  
5. 结果：优化的球面透镜 @`6}`k  
ubi~%  
+N7"EROc  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 >:A<"wZ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 r5[4h'f  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 w=|py>%  
*<7l!#
 
=x1Wii$`  
-A}zJBcR  
6. 参数：非球面透镜 7 I@";d8~  
Yc|uD-y  
0t+])>  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 H$Kw=kMw  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 mzz$`M1  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 bi.wYp(*6L  
)(lJT&e  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1\y@E  
9)Ly}Kzx  

1 =^  
/
9Z!p  
?~Pv3'%d  
7. 结果：非球面透镜 @7%.7LK  
2$tQ @r  
w:Ra7ExP  
 生成期望的高帽光束形状。 AX;c}0g  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0yaMe@&,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 `w+1C&>^[  
|kc@L`7s  
l~D\;F  
e8-ehs>  
lov%V*tL  
8. 总结 >Mw'eQ0(y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (-(QDRxK  
I|T7+{
5z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -=a[J;'q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 YQ7@D]#  
V'I T1~  
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。 e1UITjy  
*{|$FQnR>(  
扩展阅读 H99xZxHZ{  
v%nP*i9  
扩展阅读 'g hys1H  
 开始视频 M*(H)i;s:w  
-     光路图介绍 XXm'6xD-  
 该应用示例相关文件： [,b)YjO~Xd  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 @vt$MiOi  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 VE$t%QT  
Kp&3=e;vn{  
l `R KqT+  
QQ：2987619807 "mA1H]r3