[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) p
\bFdxv#  
应用示例简述 zQH]s?v  
1. 系统细节 6<5Jq\-h  
 光源 E4D (,s  
— 高斯激光束 "%@uO)A /  
 组件 =ZsGT  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !7U\J]  
— 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 }Uf<ZXW  
 探测器 }'=h4yI  
— 视觉感知的仿真 fMeZ]rb  
— 高帽，转换效率，信噪比 fA^7^0![  
 建模/设计 l#@&~f[  
— 场追迹： QfQ\a%cc  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 W3Ulewa  
/.=r>a}l  
2. 系统说明 nSY-?&l6P  
sF
b4`  
m]IysyFFK  
fw{,bJ(U  
3. 建模&设计结果 C;a@Jjor'  
"L3Xd][  
不同真实傅里叶透镜的结果： 5]7&IDA]]9  
)Hf~d=GG  
3SARr>HRyI  
?Ay3u^X  
4. 总结 1.R kIB  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 sIm#_+Y  
vv 7+>%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 LW39YMw<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &-GuKH(Y<  
$`vkw(;t)1  
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。 Zj-BuE&@f  
[U_[</L7  
应用示例详细内容 gKL1c{BV  
Yb=6C3l@  
系统参数 Qa
$NBNxKl  
'1]7zWbW  
1. 该应用实例的内容 St>`p-  
w{'2q^>6*  
v3JPE])/  
^t78jfl  
ma9ADFFT  
2. 仿真任务
2q%K)h  
9NWloK6bT  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 )o8g=7Jm  
C(,=[Fi-  
3. 参数：准直输入光源 O}gX{_|6  
abZdGnc  
O3!d(dY=_  
r]t )x*  
4. 参数：SLM透射函数 U1Yo7nVf  
>QI~`MiI  
)!C7bTv 4  
5. 由理想系统到实际系统 /Dw@d,&[  
5.k}{{+  
/{DaPqRa  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 n+quSF)  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 2cjEex:&  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 vOgLEN&]  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1D$::{h  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 *mV&K\_  
{NeWdC  
a`38db(z  
@xJCn}`Zj  
zKJ.Tj W  
应用示例详细内容 6{7 3p@  
gUGOHd(A  
仿真&结果 QUPf*3Oy  
!~d'{sy6  
1. VirtualLab中SLM的仿真 E{gv,cUM  
n{{P3f  
 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)。 ( 2zeG`  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 `Z8^+AMc  
 为优化计算加入一个旋转平面 U"B.:C2  
h^d\xn9GT#  
.M+v?Ad  
4OEKx|:5n  
2. 参数：双凸球面透镜 yId;\o B  
>i`8R  
%|jzEBz@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 (+x]#
#Q  
 由于对称形状，前后焦距一致。 &>V/X{>$`K  
 参数是对应波长532nm。 jIZ+d;1  
 透镜材料N-BK7。 3q CHh  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 hpjUkGm5  
A:c]1  
|1i]L@&  
cdN/Qy  
3]_qj*V
 
{WKOJG+.  
3. 结果：双凸球面透镜 IwM8#6;S~  
v D&Kae<  
O8$~*NFJf  
 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。 2)?  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 lDlj+fK  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 oc((Yo+B  
Dh?vU~v(6  
enPLaiJ'|q  
,,}sK  
u x#.:C|  
4. 参数：优化球面透镜 N)P((>S;  
jPpRsw>  
~z>BfL  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 v}&#f&q!  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 [5!'ykZ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 v#-E~;CcC  
 透镜材料同样为N-BK7。 $mD>rx  
4XD)E&  
Ny B&uf  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1N>6rN  
\.kTe<.:_  
)X~#n  
-$OD}5ku#  
5. 结果：优化的球面透镜 >"O1`xdG  
@7)Z  
&q"'_4
 
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 n'ehB%"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 o|0 '0P  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 (GnVwJ<v9V  
ckAsGF_B~!  
4uX,uEa  
[4ee <J  
6. 参数：非球面透镜 G{/;AK  
yS+(<  
6#fOCr;f7  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 D>ojW|@}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Z6NJ)XQy6F  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 J &{q
p
pN  
~c!Rx'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;v%Q8  
xJN|w\&  
L>0!B8X2  
y{YXf!AS  
#>@<n3rq  
7. 结果：非球面透镜 9jqO/_7R+  
W0C{~|e  
k?o^5@b/  
 生成期望的高帽光束形状。 y#&$f  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 mMV2h|W   
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7Nd*,DV_  
i
^/ eN  
E]\D>[0O  
g'KzdG`O0  
E!dz/.  
8. 总结 aMBL
1d7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _yiRh:  
qbEKp HnB  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Qk+=znJ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 j.<:00<  
(D0C#<4P  
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。 w'!ECm>*`  
u82h6s<'W  
扩展阅读 iJ,M-GHK  
-,FK{[h]ka  
扩展阅读 79

TPg  
 开始视频 }Q!h ov  
-     光路图介绍 1P+Mv^%I  
 该应用示例相关文件： y>>vGU;  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 D8)O4bh  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 zhuyePn  
".Lhte R?  
!'Pk jP  
QQ：2987619807 }A^1q5