[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) ]YB,K)WQ  
应用示例简述 <h`}I3Ao  
1. 系统细节 jYW-}2L  
 光源 &VVvZ@X;  
— 高斯激光束 m\K1Ex  
 组件 >}86#^F  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 eW[](lGWM  
— 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 +@\=v}: F  
 探测器 -V||1@ |  
— 视觉感知的仿真 ~vfPsaRh  
— 高帽，转换效率，信噪比 N$cAX^~  
 建模/设计 N2Cf(  
— 场追迹： a!;K+wL >  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 >< Qp%yT  
1*B'o<?P1  
2. 系统说明  L$[1+*  
Wk]E6yz6  
,){WK|_  
g<i>25
2>  
3. 建模&设计结果 s18A  
bWMb@zm  
不同真实傅里叶透镜的结果： !:1BuiL  
/tqe:*  
ES[]A&tf  
4n2*2 yTg  
4. 总结 8b+%:eJ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _(KzjOMt  
`(@{t:L  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <;dFiI-GO#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !Ee&e~"  
R78lV-};Q  
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。 N!13QI H  
jft@ 'W53  
应用示例详细内容 f7 zGz  
^~m}(6  
系统参数 (vbI4&r  
kJ B u7  
1. 该应用实例的内容 |TuFx=~5v  
{uiL91j.  
SCXtBZ`.G  
k i{8f  
mB*;>   
2. 仿真任务
f_> lz  
\2)~dV:6+  
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。 _Ns_$_  
'6Yx03t  
3. 参数：准直输入光源 g<MCvC@  
HQrx9CXE  
ngH_p>  
B%KfB VC  
4. 参数：SLM透射函数 `
qj24ehc  
s C?-L  
6"jV>CNc@  
5. 由理想系统到实际系统 f15n ~d  
')j@OO3  
Q E*`#r#e  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 <0H^2ekd  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 UQ+!P<>w   
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Z~DR,:  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 E%\Ohs7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 l%MIna/Tp  
Blv@u?  
%
ZJ;>a#  
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T^e8  
7cZ(gdQ/  
应用示例详细内容  8=j_~&*  
0uf)6(f  
仿真&结果 Cb;49;q  
dL>8|  
1. VirtualLab中SLM的仿真 c=~FXV!  
O4Hc"v  
 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)。 k>72W/L^  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 @#&y  
 为优化计算加入一个旋转平面 UU]a).rz  
r WPoR/M  
^EmI;ks  
dzyp:\&9  
2. 参数：双凸球面透镜 )nA fT0()0  
;TG<$4N  
bupDnTF  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。  #Up X  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ($Ck5`_MK  
 参数是对应波长532nm。 RJT=K{2x  
 透镜材料N-BK7。 O{nM yB  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 B&c*KaK;~  
53X5&Bwh  
jsnk*>j  
8K0@*0  
e2$k %c~  
8iwqy0<  
3. 结果：双凸球面透镜 N?krlR  
7.`:Z_  
%oqC5O6  
 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。  w#\*{EN  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 khtYn.eaL  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ([L5i&DT  
\-~TW4dYe  
H8'_.2vwX  
]-G10p}Ph-  
D "9Hv3  
4. 参数：优化球面透镜 tgB\;nbB  
;33LuD<h.  
"]0sR  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 $M 1/
74  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 *FrlzIAom  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ]Sgc42hk  
 透镜材料同样为N-BK7。 Pn|*(sTl  
MC&sM-/  
UuvI?D  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V[T`I a\  
l2LUcI$ x  
\5s#9  
fd} Ul  
5. 结果：优化的球面透镜 WN%KATA  
@,{', =L6  
Q]d3a+dK  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 OfSHZ;,  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 !R.*Vn[  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 k9pOY]_Y  
:RE.md  
$Q cr  
\$] V#@F  
6. 参数：非球面透镜 s9'lw'  
KixS)sG  
o|?bvFC  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 E Z}c8b  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 nR1QS_@{L  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _H+|Ic  
-1 Ok_h"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >u:t2DxE  
5s'oVO*hW  
HX77XTy  
 DlWnz-  
}+fMYgw  
7. 结果：非球面透镜 H=j&uv8  
J<4egk4  
sw'?&:<"Ow  
 生成期望的高帽光束形状。 ]%y3*N@AZ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Y]SX2kk(2  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 I*Q^$YnM  
XJG"Zr9  
X<<hb  
l"#}g%E  
LK1 r@  
8. 总结 oS/cS)N20  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `N69xAiy  
[o0Z;}fU  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 P~5[.6gW  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,r-l^I3<  
ymxYE#q  
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_--"k9  
5D32d1A  
扩展阅读 ^K#PcPF-j  
eXqS9`zKr  
扩展阅读 qx$-% P  
 开始视频 Wx<fD()  
-     光路图介绍 4t0B_o"  
 该应用示例相关文件： _rz*7-ks=  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 8U5L|Ny.q  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 g0P^O@8  
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QQ：2987619807 J4I
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