[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) Su7?;Oh/yI  
应用示例简述 gIa+5\qYY  
1. 系统细节  .-c4wm}  
 光源 x%m%_2%Z  
— 高斯激光束 9'giU r  
 组件 KIf da
fRL  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 .CABH,Po:  
— 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 ?k&Vy  
 探测器 ,t?B+$E  
— 视觉感知的仿真 g`' !HGY  
— 高帽，转换效率，信噪比 F=e8IUr  
 建模/设计 O!#g<`r{K  
— 场追迹： 2B[X,rL.pX  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 XbKYiy  
 :D6 ON"6  
2. 系统说明 _Xc8Yg }`  
p!7FpxZY  
2g-j.TM  
KNvZm;Q6  
3. 建模&设计结果 Uw. `7b>B  
=JEv,ZGT3  
不同真实傅里叶透镜的结果： >}8j+t&T  
rdP[<Y9  
-`kW&I0  
9@(PWz=`?  
4. 总结 x7&B$.>3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t7Iv?5]N  
RQ'9m^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3*"WG O5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w!-gJmX>  
5oW!YJg  
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。 \5:i;AE  
xw,IJ/E$1  
应用示例详细内容 $aDVG})  
a`E#F]Z  
系统参数 +US!YU  
!Y0Vid  
1. 该应用实例的内容 Iby\$~V  
.\ULbN3Z  
TOB-aAO  
mI-]/:  
fP 1[[3i  
2. 仿真任务 )Xz,j9GzJS  
eCDev}  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 >=I|xY,  
_ @NL;w:!  
3. 参数：准直输入光源 Ar
I2wM/v  
+s,=lL  
jUYWrYJ  
'j8:vq^
d  
4. 参数：SLM透射函数 <e=#F-DE  
C\Wmq [  
{0Yf]FQb-a  
5. 由理想系统到实际系统 p J! mw\:  
!21FR*  
vAF "n  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 B[Ku\A6&  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 / |;RV"  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Fx_z6a  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _/s$ZCd  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ~zJbK. _
 
:1.L}4"gg  
 ul6]!Iy  
36&e.3/#  
q.^;!f1  
应用示例详细内容 hB]Np1('  
.GPT!lDc  
仿真&结果 O'p9u@kc  
ky,(xT4  
1. VirtualLab中SLM的仿真 XSwl Tg  
a8e6H30Sm  
 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)。 ~]IOK$1F%  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 (&Kk7<#`  
 为优化计算加入一个旋转平面 T?CdZc.
 
x*\Y)9Vgy  
+;(c:@>@,  
`t>l:<@%  
2. 参数：双凸球面透镜 A7Cm5>Y_S  
`iFmrC<  
#K_
ii)n  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 y4 #>X  
 由于对称形状，前后焦距一致。 9rA0lqr]5  
 参数是对应波长532nm。 FJGlP&v<  
 透镜材料N-BK7。 1APe=tJ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 _2Zx?<] 2E  
#'nr Er <  
+/4A  
a{'vN93  
Fo (fWvz  
[: n'k  
3. 结果：双凸球面透镜 t9GR69v:?  
xA2YG|RU=b  
kr^P6}'  
 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。 B-Ll{k^  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .O5Z8 p  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 *2>&"B09`  
7JD' )
 
WH#1zv  
8?B!2  
dK$XNi13.5  
4. 参数：优化球面透镜 &)# ihK_  
R^8o^z['6u  
k{R>  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 IEL%!RFG  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^lnK$i  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 58}U^IW  
 透镜材料同样为N-BK7。 XFVE>
/H  
\S `:y?[Y  
x xHY+(m  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z\bmW%av  
w8")w*9Lmg  
XAD- 'i  
D%[mWc@1I  
5. 结果：优化的球面透镜 ih-#5M@  
CCs%%U/=  
)J o:pkM  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 <`8n^m*  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Y Vt% 0  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 (R,#a *CV  
nmee 'oEw  
\Gef \  
r8t}TU>C  
6. 参数：非球面透镜 ]6k\)#%2  
yt+L0wzzB  
r5S[-`s;  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ^)/0yB  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 >>4qJ%bL  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 0Uz"^xO["  
d(ZO6Nr Q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~gJwW+  
LRxZcxmy  
udK%>  
1;bh^WMJ  
?d\N(s9F  
7. 结果：非球面透镜 +zqn<<9  
]6,\r"  
"`/h#np  
 生成期望的高帽光束形状。 J/`<!$<c  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Ot0ap$&  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Gm&Za,4%4  
#Qw0&kM7I  
{S]}.7`l9(  
@(w@e\Bq  
7DogM".}~Q  
8. 总结 (Bb5?fw  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -vo})lO  
VcE:G#]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。 fivw~z|[@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P-_6wfg,;>  
V;VHv=9`o  
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。 *uRBzO}  
ZL&qp04}  
扩展阅读 #FLb*%Nr  
4&lv6`G `  
扩展阅读 q4h]o^+  
 开始视频
oN~&_*FE  
-     光路图介绍 /|m2WxK)  
 该应用示例相关文件： _IHV7*u{;  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 IxN9&xa
  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 qCC.^8  
wYXQlxdy  
un"Gozmt5  
QQ：2987619807 a#(?P.6