[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) Q2|6WE  
应用示例简述 P^
-x  
1. 系统细节 VQ~eg wJL  
 光源 (^=kV?<  
— 高斯激光束 PC=s:`Y}R  
 组件 s5b<KQ.  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
acpc[^'  
— 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 cP21x<n  
 探测器 _qit$#wK;  
— 视觉感知的仿真 X7aj/:fXe  
— 高帽，转换效率，信噪比 Yk4ah$}%-^  
 建模/设计 gi A(VUwI>  
— 场追迹： Xp^>SSt:4  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )sEAPIka  
z ISy\uka  
2. 系统说明 ~O~we  
-mZ{.\9  
u<@ 55k  
v|kL7t)}  
3. 建模&设计结果 F,5}3$  
51%<N\>/4  
不同真实傅里叶透镜的结果： ~fA H6FdZ\  
v^IMN3^W  
WtSlD9 h  
V[|k:($  
4. 总结 9/\=6vC|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 avv/mEf-f  
I8hmn@ce  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :;x#qtv~Iz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 MU_ >+Wnf  
E<_+Tc  
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。 !P)7t`X  
TLzcQ|  
应用示例详细内容 {QLqf  
%hzNkyD)Y  
系统参数 wa9{Q}wSa  
#`Et{6WS  
1. 该应用实例的内容 |z%*}DPrpa  
X/wqfP  
-Kf'02  
Y)4D$9:  
(aH_K07  
2. 仿真任务 2|^bDg;W+u  
~Urj:l  
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。 jZY9Lx8o  
z
//6
yr  
3. 参数：准直输入光源 7~q'3 N  
\E<)B#  
w4+bzdZ  
6{I5 23g  
4. 参数：SLM透射函数 pRdO4?l  
1z(y>`ZBq  
dQFx]p3L  
5. 由理想系统到实际系统 WS0RvBvb  
eVWnD,'  
D9&FCCiUE  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 .es= w=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 93y.u<,2;  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 iyhB;s5Rgw  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 t UW'E  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 1k>*   
@le23+q  
\bb,gRfP  
MgLz:2 :F  
8YBsYKC  
应用示例详细内容 \G*vY#]  
D &wm7,  
仿真&结果 Fx0<!_tY-  
O@_)]z?jUc  
1. VirtualLab中SLM的仿真 (#.)~poZ  
$wVY)p9Q  
 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)。 A! 1>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ni]gS0/  
 为优化计算加入一个旋转平面 uoKC+8GA  
6i\b&  
W"WvkW>-  
@,sg^KB  
2. 参数：双凸球面透镜 \d%SC<s  
_"F(w"|  
Wm.SLr,o0  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 s4}}MV3X  
 由于对称形状，前后焦距一致。
H1=R(+-s  
 参数是对应波长532nm。 (85F1"Jp  
 透镜材料N-BK7。
Rm *"SG  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +;z4.C{gM  
'89D62\89  
Oy[t}*Ik  
JX/rAnc@  
z0Gh |N@)  
GI7CZ  
3. 结果：双凸球面透镜 ;LH?Qu;e  
AC(}cMM+  
mnXaf)"  
 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。 <H E'5b  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 +2W#=G  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 e v?Hz8Q;(  
JUU0Tx:`9)  
-D.6@@%Kc}  
r0j:ll d  
bU:"dqRm<  
4. 参数：优化球面透镜 }kXF*cVg  
E<&VK*{zcO  
+|( eP_  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 F+Lq  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 hlkf|H  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 it>FG9hVo  
 透镜材料同样为N-BK7。 Jp5~iC2d  
{q8V
 
~Cj+6CrT  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <6n(a)L1  
UXa3>q>  
K$' J:{yY  
=UNzjmP503  
5. 结果：优化的球面透镜 m2<sVTN`^  
vM\8>p*U  
0VsrAV0  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。  D
[]vJ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。
|n67!1  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >48zRi\N  
b9w9M&?fT  
Dw6Q2Gnv  
Ql\{^s+  
6. 参数：非球面透镜 kfA%
%A  
6]Ppa ~Xwq  
vD}y%}  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 5oWR}qqFK  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。  nKkI  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 <tgJ-rnL  
0xC{Lf&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
U4O F{  
yHk/8  
|'mgo  
|7UR_(}KC  
]X4A)%i  
7. 结果：非球面透镜 Scs \nF2  
eSywWSdf0  
.azdAq'r&\  
 生成期望的高帽光束形状。 w]F(o  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =JNoC01D  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ) <^9`  
SukRJvi  
-5d8j<,  
2Wq)y1R<T  
&kRkOjuk  
8. 总结 x@Z?DS$)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 i4v7x;m_p  
SgFyv<6>:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 t#}/VnSQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K )1K ]  
4wMKl6mL  
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。 Qy5\qW'  
do7 [Nj  
扩展阅读 *#+XfOtF  
Iz!Blk  
扩展阅读 qnv9?Xh  
 开始视频  R.*KaCA  
-     光路图介绍 N6EH  
 该应用示例相关文件： RBJgQ<j8  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 I%b, H`  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 #:w/vk  
GmPNzHDb  
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QQ：2987619807 *" >ek k