[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) |k`f/*  
应用示例简述 BSfm?ku"!  
1. 系统细节 R81{<q'%X  
 光源 2JiA
d*WK  
— 高斯激光束 <'}b*wUB  
 组件 b46[fa  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~_u*\]-  
— 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 -t@y\vZF,  
 探测器 cPq Dsl3  
— 视觉感知的仿真 \LdmGv@&  
— 高帽，转换效率，信噪比 &o
*s !u  
 建模/设计 11)/] ?/j  
— 场追迹： $hjP}- oUX  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 h"%|\o+3  
"U%n0r2  
2. 系统说明 >d8x<|D  
GJ1;\:cQq  
Rg
B6:f,  
f0uUbJ5  
3. 建模&设计结果 W\@?e32  
e2AN[Ar  
不同真实傅里叶透镜的结果： >=-GD2WK  
Hp)X^O"  
`z|
=~  
bZNIxkc[Dh  
4. 总结 {OB-J\7Y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2;r]gT~  
m:)Z6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0U8
2f1ei  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 _PXG AS  
;^R A!Nj  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 vk @%R  
D JLiZS  
应用示例详细内容 L5"8G,I  
M{`/f@z(  
系统参数 )W&o?VRfO  
L([E98fo  
1. 该应用实例的内容 r<;l{7lY_  
4$yV
%[j  
]g{hhP3>  
W8w3~  
m7$8k@r  
2. 仿真任务 Q)09]hP[Xj  
G9DJa_]X  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 3/X-Cr+d  
*)limqe3"$  
3. 参数：准直输入光源 B\Xh3l]+j  
CF]i}xpWV  
yGU .AM  
vB[~pQ;Z  
4. 参数：SLM透射函数 pv$mZi4i  
b,nn&B5@{  
NF6X- ,cd  
5. 由理想系统到实际系统 Z+g1~\  

8RVS)D''  
?2{bKIV_  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "r u]?{v  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 {jvOHu  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 x&'o
]Y  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ac9q
j  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 $:Rn;  
Mr-DGLJ  
ujU=JlJ7dl  
!RS9%ES_?  
LH4>@YPGE#  
应用示例详细内容 {@?G 9UypA  
N;uUx#z  
仿真&结果 KkEv#2n  
dd]?9  
1. VirtualLab中SLM的仿真 7_-w_"X  
VZ$=6CavH  
 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)。 7W"/N#G  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [r(Qs|  
 为优化计算加入一个旋转平面 #O"  
9Gca6e3  
/RGNAHtIi  
g?B3!,!9  
2. 参数：双凸球面透镜 rz6uDJ"  
['z!{Ez  
%%>_B2vc  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 U[R@x`  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Wt^|BjbB4  
 参数是对应波长532nm。 baee?6  
 透镜材料N-BK7。 vv6?V#{  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 EeB ]X24  
3t)v%S|k  
P"1 S$oc  
.e@> 
 
in<}fAro6  
cq*=|m0}Z  
3. 结果：双凸球面透镜 c"7j3/p  
h>alGLN>  
w5*Z!  
 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。 UNDi_6Dy  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Q.+|xwz  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 !Vheq3"q/  
&-%X:~|:X  
3NIUW!gr  
2|
B[tt1Z  
Q6IQV0{p  
4. 参数：优化球面透镜 X<]qU3k5  
M"{uX
  
oE?QnH3R  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 iEIg
:  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。
Sw8kIC  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 y,=du  
 透镜材料同样为N-BK7。 >xu[q\:"  
k6"KB  
u3J?bR  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 k%P;w1  
-h#mn2U~3r  
+Llo81j&  
C5W>W4EM  
5. 结果：优化的球面透镜 JN'cXZJPn  
; |L<:x/  
WKmbNvN^  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 V-!"%fO.s  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。
Sm-wH^~KA  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 -?6MU~"GK  
l&$$w!n0w  
e-5?p~>  
^V3v{>D>  
6. 参数：非球面透镜 }P9Ap3?  
`zpbnxOL$T  
]"~51HQZ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 8FkFM^\1L  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 2+o|A  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 1tMQqI`N  
U__(; /1;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G{9X)|d  

xSK~
s  
28andfl  
*[+)7  
QHt4",Ij  
7. 结果：非球面透镜 O 5Nb  
?BA^YF  
aj\nrD1  
 生成期望的高帽光束形状。 2F`cv1M  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 i/So6jW  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 wnLi2k/Dt<  
oU6y4y
O  
wsU V;S*X%  
_7T@5\b:;  
jZoNi  
8. 总结 LjB;;&VCn  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &PWB,BXv  
8}e,%
{q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 kcie}Be  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,m=4@ofX  
C1EtoOv K  
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。 TXXy\$  
6 sxffJt  
扩展阅读 qmy%J  
Mwp$  
扩展阅读 3q:n'PC)C  
 开始视频 K+=+?~  
-     光路图介绍 sOCs
13A"  
 该应用示例相关文件： t*<#<a  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 <#GB[kQa  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ._9 n~=!  
G rmzkNlN  
xVL5'y1g B  
QQ：2987619807 W1B)]IHc