[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) B?nQUIb:  
应用示例简述 1A4!zqT;  
1. 系统细节 8}
\Lt  
 光源 LsnM5GU7  
— 高斯激光束 *N .f_s  
 组件 8"4&IX  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 `4RraJj>0~  
— 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 h7NS9CgO  
 探测器 gc 14%  
— 视觉感知的仿真 4eym$UWw  
— 高帽，转换效率，信噪比 bUf2uWy7  
 建模/设计 Y. ]FVq  
— 场追迹： 2<Tbd"x?  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *7Ct#GC  
 iK$)Iy0  
2. 系统说明 I_(
'M
r)  
_-&\~w  
Cg/L/0Ak  
[a;U'v*  
3. 建模&设计结果 ~n$VCLa  
[2UjY^\;T  
不同真实傅里叶透镜的结果： #YM5P  
~a:0Q{>a  
bsw0+UY=9  
0*MY4r|-  
4. 总结 Fu0 dYN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5Xu2MY=  
1D03Nbh|5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 H3YFbR  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Z5re F
ok  
?GPTJ#=j=]  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 sr+* q6W  
s l|n]#)  
应用示例详细内容 5:%xuJD  
C9[Jr)QX  
系统参数
PG<tic<?  
m$ZPQ0X  
1. 该应用实例的内容 f"zXiUV  

CfKvC  
*2ZX*w37  
Hn5:*;N  
v/{LC
4BF  
2. 仿真任务 TU4"7]/{M  
>4>!zZ  
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。 fr$E'+l)  
zdFO&YHTw  
3. 参数：准直输入光源 ct+ ;W  
DT`TA#O  
,
U+y)w]ar  
C?jk#T  
4. 参数：SLM透射函数 MaDdiyeC  
&<}vs`W  
K' xN>qc  
5. 由理想系统到实际系统 DD`Bl1)  
e^)+bmh  
@
sUYjB  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 @j
*K|+X"  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 %UDz4?zx  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 'NyIy:  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 | +osEHC  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 36mp+}R#  
od=%8z  
6%bZZTP`  
h>AK^f
X  
.?T,>#R  
应用示例详细内容 yd#SB)&  
qdkhfm2(K
 
仿真&结果 Vmq:As^a  
FC
L7Tn  
1. VirtualLab中SLM的仿真 U$+EUDFi3_  
q1!45a  
 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)。 7kX;|NA1  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ;}v#hKC~  
 为优化计算加入一个旋转平面 )Il) H  
w<=?%+n  
m)l<2`CM  

0c6b_%Rd  
2. 参数：双凸球面透镜 = F*SAz  
|>_e&}Y%L  
FXMrD,qVg  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 jeb]3i=pw  
 由于对称形状，前后焦距一致。 3@#WYvD  
 参数是对应波长532nm。 }8 V/Cd9  
 透镜材料N-BK7。 D6X0(pU0  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $gZC"~BR  
AA=zDB<N  
Hw"LoVh  
uG-t)pej  
\ZNUt$\  
8EbJ5wu/%S  
3. 结果：双凸球面透镜
Y:f"Zx  
vXA+o)*#/  
+H"[WZ5  
 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。 $?x;?wS0V  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 >3aB{[[N  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 MTI[Mez  
p>Z18  
}6S~"<Ym  
h{xq  
$2!|e,x  
4. 参数：优化球面透镜 tUOqF  
Sq<ds}o'8l  
|
q+3X)Y  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 tW$Di*
h  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 wE*o1.
 
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 $TU:iv1Fm  
 透镜材料同样为N-BK7。 E4}MU}C#[  
`^d[$IbDW  
Y\7WCaSgi  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 g>gVO@"b2  
z5njblUz  
_8QHx;}  
C!,|Wi2&  
5. 结果：优化的球面透镜 qoZUX3{  
~)fd+~4L  
}#cFr)4f  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ve3-GWT{C  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 5xb1FH d:  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 77zfRSb+  
cc0e(\  
GkU]>8E'"  
^ "D  
6. 参数：非球面透镜 E]MyP=g$  
!3*:
6  
0&
21'K)pW  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 \I-bZ|^  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Uo]x6j<  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 S+*%u/;l  
l|jb}9(J  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6}/m~m  
;NoD4*  
!C6[m1F  
}57d3s  
Id}@  
7. 结果：非球面透镜 W{!Slf  
*B*dWMh  
}L|cg2y  
 生成期望的高帽光束形状。
k$d+w][  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^`*p;&(K\^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Kk9eJ\  
e0e3b]  
Z*Lv!6WS  
yN/
Uyhq  
dN)@/R^E;  
8. 总结 ]"X} FU  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nW"ml$  
BpR#3CfW  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 lm[LDtc  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *.P3fVlZ  
\L5h&  
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。 G5Z_[Q~z  
%Y
Lyh?J  
扩展阅读 0s2@z5bfX  
<8sy*A?0z  
扩展阅读 d@QC[$qXj  
 开始视频 cERmCe|/CG  
-     光路图介绍 z$]HZ#aRE  
 该应用示例相关文件： }'c@E0"  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 \
!J9|  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 oc0z1u  
41s[p56+@  
.NX>d@ Kc  
QQ：2987619807 OE8H |?%