[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) _1$
Y
\Y  
应用示例简述 IV':sNV  
1. 系统细节 >rP[Xox'  
 光源 E2cZk6~m{  
— 高斯激光束 D5bi)@G7z  
 组件 55<!H-zt  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 z%+rI  
— 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 4%_c9nat  
 探测器 BU>R<A5h  
— 视觉感知的仿真 `uusUw-Gf  
— 高帽，转换效率，信噪比 5-({z%:P  
 建模/设计 hDUU_.q)D  
— 场追迹： eA
?|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。 p}gA8o  
3&M0@/  
2. 系统说明 Gkfzb>_V]  
L5KcI  
W)  
.Sa=VC?EZ  
3. 建模&设计结果 ?g@X+!RB  
/.A"HGAk  
不同真实傅里叶透镜的结果： &%/T4$'+Y+  
e F}KOOfC  
DXO'MZon3  
UEYJd&n0CB  
4. 总结 :2vuc!Pu  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 wCv9VvF`  
/#eS3`48  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 E|_8#xvb  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 gy|o#&e]%  
/6y{?0S  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 !a!4^zqp  
3N2d@R  
应用示例详细内容 xy&*s\=:  
7aPA+gA/  
系统参数 @/$i -?E  
L %ifl:K  
1. 该应用实例的内容 LZs'hA<L  
J#3[,~  
Z:x`][vg  
x6Gl|e[jv  
`0q=Z],  
2. 仿真任务 wr,+9uK  
G6x'Myg I  
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。 (./Iq#@S  
pSYEC,0B  
3. 参数：准直输入光源 9}fez)m:g0  
Q4]Od{[  
Hm|N{  
@"^7ASd%  
4. 参数：SLM透射函数 Y;g\ @j  
>/%XP_q%`e  
l4iklg3  
5. 由理想系统到实际系统 ty%,T.@e  
UFj!7gX]  
Up_"qD6  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 N Mx:Jh-YN  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 {9XNh[NbP  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 I};*O6D`  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 +/M%%:>mY  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 #@1(  
u'DpZ  
_nX8f &  
;$4&Qp:#  
a=9QwEZ  
应用示例详细内容 %S$$*|_G  
N:+d=G`x  
仿真&结果 Wfc~"GQq4  
?FR-aXx  
1. VirtualLab中SLM的仿真 H(M{hfa|  
j}(m$j'  
 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)。 .EH1;/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~0?B  
 为优化计算加入一个旋转平面 ub`zS-vb  
WNKP';(a@G  
 tL<.B  
tB(~:"|8  
2. 参数：双凸球面透镜 ga S}>?qk  
_.BT%4  
^kz(/c/?  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Unb3 Gv#O  
 由于对称形状，前后焦距一致。 "Y- WY,H  
 参数是对应波长532nm。 *8)va  
 透镜材料N-BK7。 M#m;jJqON  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )1HWD]>4  
L*vKIP<EMM  
Qj(ppep\U"  
T"gk^.  
n"Bc2}{  
]bpgsW:Xu  
3. 结果：双凸球面透镜 /5j5\F:33  
%*Uc,V  
{0-rnSjC  
 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。 >V]9<*c  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 1Ax;|.KQH  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 $7i[7S4  
JAXD\StC  
y%kZ##  
.sFN[>)  
ha 2=O  
4. 参数：优化球面透镜 P*VZ$bUe5@  
y=EVpd  
1)zXv  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ;/JXn  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 >s0![coz  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 _5x]BH6f  
 透镜材料同样为N-BK7。 :g^ mg-8  
BHZhdm@),  
._`rh  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4i^WE;|s  
PB8g4-?p6  
g%!U7CM6h  
)58~2v
R  
5. 结果：优化的球面透镜 |d*a~T0  
=6Gn? /{  
PiCGZybCA  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 uLPBl~Y  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Fkq^2o ]  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 cF8X  
|5X[/Q*K`W  
$AE5n>ZD$  
1+XM1(|c`  
6. 参数：非球面透镜 nbf/WOCk  
iemp%~UZ  
\hBzP^*"n  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 fmc\Li  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 N2duhI6  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Vp|?R65S*  
.jk A'i@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?h%Jb^#9  
5I^;v;F  
[A"=!e$<  
ar}-~~h 5  
NMf#0Nz-  
7. 结果：非球面透镜 U,;796h  
\]5I atli  
$j<KXR  
 生成期望的高帽光束形状。 7}6CUo  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [Z#Sj=z  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 #9!7-!4pW  
l!&ik9m  
_6ck@  
Y|Gp\  
Yv@n$W`:  
8. 总结 &r4|WM/ec  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #u8#< ,w  
yGAFQ|+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Y68A+ B.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Xo/H+[;X  
Rb&9!z  
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。 m|{^T/kIbQ  
,qv\Y]  
扩展阅读  -D'XxOI  
F4==a
8  
扩展阅读 W0~G`A(:;  
 开始视频 09jE7g @X}  
-     光路图介绍 Mb 4"bDBsl  
 该应用示例相关文件： CW?Z\  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 js5VgP`  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 W&%,XwkQ  
c$7~EP  
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QQ：2987619807 4\ Xaou2V[