[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*dRK6  
应用示例简述 v*9<c{a  
1. 系统细节 H_0/f8GwnG  
 光源 HgBGV0  
— 高斯激光束 .58qL-iC  
 组件 VwEb7v,^0\  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 r)i>06Hd  
— 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 fPrLM'  
 探测器 r YF #^  
— 视觉感知的仿真 j~FD{%4N  
— 高帽，转换效率，信噪比 tOOchu?=  
 建模/设计 aDehqP6vf  
— 场追迹： yB3;  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 NHl|x4Zpw  
^1wA:?uN}  
2. 系统说明 !wWJ^Oz=  
E"L2&.  
EaWS. eK  
z.CywME<)t  
3. 建模&设计结果 w=}uwvn NX  
e5OsIVtjr  
不同真实傅里叶透镜的结果： CT\;xt,S  
@o-B{EH8  
~`D|IWMDq  
+z9gbcx  
4. 总结 vBsP+K  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %J8|zKT5t  
<&!v1yR  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p2N:;lXM  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 r)T:7zy  
<HRBMSR+  
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。 <BW[1h1k5_  
;P;((2_X9  
应用示例详细内容 9m-)Xdoy  
9<vWcq*4  
系统参数 JMCW}bA  
0Hs|*:Y1D  
1. 该应用实例的内容 fl;s9:<  
IQ!\w-  

`juLQH  
rS0DSGDq  
x)UwV  
2. 仿真任务 siTX_`0  
Pub0IIs  
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。 h!#:$|Q  
<jS~ WI@  
3. 参数：准直输入光源 xP=/N!,#  
Z--@.IYoJ  
e;GU T:  
&w
U'p-V  
4. 参数：SLM透射函数 '<R>E:5  
)XfzLF7  
n9;;x%6.I  
5. 由理想系统到实际系统 YUf1N?z  
]?h`:,]  
[DHoGy,P  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "Pl9nE  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 O'GG Ti]e  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 \]9.zlB  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 &3Zy|p4V<  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 lc6iKFyG  
7n o5b] \  
WU4UZpz  
n}mR~YqD  
< pTTo  
应用示例详细内容 Eh|.  
=&dW(uyzY  
仿真&结果 jEz+1Nl)  
@FN*TJ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 WhBpv(q}.  
XCsiEKZ_i  
 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)。 ^Cv^yTj;&  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 *[eL~oN.c  
 为优化计算加入一个旋转平面 0lM{l?  
as+GbstN  
zNSu  
K1?Gmue#I  
2. 参数：双凸球面透镜 %g]vxm5?  
l$*=<tV  
pbHsR^  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 xw<OLWW  
 由于对称形状，前后焦距一致。 "Dy'Kd%,%/  
 参数是对应波长532nm。 YYg)  
 透镜材料N-BK7。 k#}g,0@  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 c~<1':  
nsb4S{  
|DF9cd^  
-V %gVI[  
z5Qs@dG  
R)Mt(gFZT_  
3. 结果：双凸球面透镜 Oq(VvS/  
Wk4.%tpeO7  
iP3Z  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 9^F2$+T[:  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 iO1nwl !#  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 i;PL\Er:tX  
4y
}"Hy  
MVCl.o  
$mA5@O~C5\  
bVr*h2p  
4. 参数：优化球面透镜 lz | 64J  
 1;eX&  
aaWJ* >rJ  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 mV9A{h  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ps:f=6m2  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ]r]k-GZ$  
 透镜材料同样为N-BK7。 Lp:6 ;  
M] V.!z9B  
Bz
2'=~J  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;/AG@$)  
&B{8uge1
 
;SKh  
GgFi9F
fj  
5. 结果：优化的球面透镜 !$XHQLqF2  
JbQZ!+  
}ublR&zlp
 
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 cX2^wu  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ":?
T%v>  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 -[#n+`M  
"u')g&   
+zOOdSFk.  
w5~i^x  
6. 参数：非球面透镜 ? S=W&  
{6vEEU  
ySN
V^+  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 =)<3pGO  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 {M~lbU  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &w~Xa( uu  
('o&Q_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v1[_}N9f>H  
%I4zQiJ%  
<ZPZk'53<f  
J0<p4%Cf  
\x\.  
7. 结果：非球面透镜 ( 76{2  
X1J;1hRUP  
Ns~&sE:  
 生成期望的高帽光束形状。 !)H*r|*[  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 z)L}ECZh9  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 r)l`  
6517Km 4-  
L-'k7?%(  
B1T5f1;uY  
5h_5Z
~  
8. 总结 ,r+"7$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 bcJ@-i0V  
b6W#SpCF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [Z}B"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 a>Re^GT+z  
z&'f/w8  
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。 EnCU4CU`  
B%b_/F]e  
扩展阅读 6&!l'[hU  
E3\ZJjG  
扩展阅读 5j[#'3TSU  
 开始视频 1Kc^m\  
-     光路图介绍 N~#D\X^t.  
 该应用示例相关文件： u(vw|nj`  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 kV^?p  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 U )Zt-og  
8 lS($@@{  
1Ii| {vR  
QQ：2987619807 ?V+wjw