[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) AeN$AqQd/  
应用示例简述 \DC0`  
1. 系统细节 4V9S~^v|  
 光源 7)#8p@Q  
— 高斯激光束 2=/,9
ka~  
 组件 lOuO~`,J  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 H%z9VJ*!0  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 BL^\"Xh$|  
 探测器 +#V.6i  
— 视觉感知的仿真 zt|DHVy  
— 高帽，转换效率，信噪比 oW \k%Vj  
 建模/设计 >j$y@"+  
— 场追迹： .ZK^kcyA  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 7U,[Ruu  
r#X6jU  
2. 系统说明 82*nC!P3E  
}a?(}{z-  
g<(\#F}/  
}s++^uX6  
3. 建模&设计结果 f\U(7)2  
M!)~h<YL  
不同真实傅里叶透镜的结果： "vL,c]D  
_(%;O:i  
8%EauwAx  
^ 9`O ^  
4. 总结 wXKg^%t\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 cWS 0B
$$  
si=m5$V  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 NwbX]pDT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !/RL.`!>  

:.bBV]6q  
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。 w1J%%//(h  
&6q67  
应用示例详细内容 Lsb`,:  
P4{!
/&/  
系统参数 F+Q(^Nk  
Sxzt|{  
1. 该应用实例的内容 ,|G~PC8  
0n-S%e5  
RHv|ijYy  
'}BYMEd/m%  
G'IRqO*]  
2. 仿真任务 z=1N}l~|*  
NPjNkpWm&=  
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。 %&}gt+L(M  
LzGS
N  
3. 参数：准直输入光源 P?/Mrz   
eB2a1<S&@  
_y5J]Yu`j  
u#Y#,:{  
4. 参数：SLM透射函数 o7sIpE9  
g?OC-zw  
%D6HY^]ayw  
5. 由理想系统到实际系统 .h r$<]  
?w5>Z/V  
@tzL4hy%^j  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 /:-Y7M*  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ;5!M+nk  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 )y"8Bx=x4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 A(6n- zL  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 C2(VYw  
o_R_  
"rU 2g  
n=qu?xu  
ni~1)"U.  
应用示例详细内容 &MJcLM]  
!cNw8"SIU  
仿真&结果 4#Cm5xAt6  
Cc&SHG*R  
1. VirtualLab中SLM的仿真 MN<uIqG  
*iiyU}x  
 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.r "KxCm|  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 s~>0<3{5  
 为优化计算加入一个旋转平面 :F`"CR^,  

T0v{qQ  
@ebSM#F?  
KvY1bMU!  
2. 参数：双凸球面透镜 GD@|XwK){  
P&sYS<9q  
xua E\*m  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =.(~`ici~  
 由于对称形状，前后焦距一致。 JyDg=%-$2  
 参数是对应波长532nm。 5fY7[{2  
 透镜材料N-BK7。 :R1F\FT*  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 yt[*4gF4  
cH6<'W{*  
*_@t$W  
p-f"4vH  
'Rq2x-72}  
N}CeQ'l[R  
3. 结果：双凸球面透镜 $A^OP{  
i{biQ|,.sL  
@&9,0x  
 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。 F2!]T=  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 s`I]>e  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 RN"Ur'+  
{66P-4Ev(  

_
fjHa6S  
L]wk Ba  
+j(7.6ia  
4. 参数：优化球面透镜 LO@o`JF  
$0&<Jx  
jL,P )TC  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 %`\=qSf*  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 yn|U<Hxl~H  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 5bo')^xa  
 透镜材料同样为N-BK7。 qQp;i{X  
Jxsch\  
X?++I4\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 L "5;<  
tJII-\3"  
:0'vzM  
(d*~Qpi{7  
5. 结果：优化的球面透镜 7bYN  
{y`n_  
guk{3<d:Jy  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 !`0 El',gY  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 p-kug]qX  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Mz: "p.  
>~*}9y0$  
dmPAPCm%y  
#n.XOet<\  
6. 参数：非球面透镜 GQ6~Si2  
$Gs|Z$(  
+wGFJLHJ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 5 51p* B2  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 \[L|  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 j5!pS xOC  
NX8. \Pf#  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 kE854Ej  
!|~yf3  
AHet,N  
]ASTw(4  
6r)B|~,OA  
7. 结果：非球面透镜 YQ`88z  
>!PCEw<i  
/)<Xoa  
 生成期望的高帽光束形状。 t
#2szr+  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 jqQGn"!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 IHwoG(A~<  
o?5;l`.L}  
%mRnJgV5k  
7_`_iymR  
C:p`  
8. 总结 ]SUW"5L-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 s&M#]8x;x  
juB/?'$~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 y*T@_on5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,U.|+i{  
5`)
[FCQ  
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。 T/P   
nU/x,W[}  
扩展阅读 7T?T0x3>  
/X;! F>  
扩展阅读 Ygc.0VKMR  
 开始视频 y4,t=Gq7^  
-     光路图介绍 vz^=o'  
 该应用示例相关文件： K~A@>~vFb  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 3j\Py'};  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 <x1,4a~  
yAQ)/u[|  
$d Nmq  
QQ：2987619807 naM=oSB(