[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) &nEQ`3~F  
应用示例简述 ^\zf8kPti  
1. 系统细节 !^<%RT9@|  
 光源 ^zVBS7`J  
— 高斯激光束 dTW3mF4=  
 组件
CNF3".a  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4w-P%-4  
— 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 b(.,Ex]  
 探测器 ~g[<A?0=y  
— 视觉感知的仿真 Y>: e4Q  
— 高帽，转换效率，信噪比 p[lciWEW  
 建模/设计 `jyBF  
— 场追迹： rq>OmMQ67  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *ioVLt,:R  
-v7O*xm"  
2. 系统说明 }c~o3t(7`b  
v&i,}p^M5  
4Sxt<7[f  

S;FgS:;  
3. 建模&设计结果 `;fk,\8t%  
3m9ab"  
不同真实傅里叶透镜的结果： 9F^rXY.  
C0@[4a$8f  
^6U0n!nU  
?yqTLj  
4. 总结 4S+sz?W2j  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 p&~= rp`E  
YKT=0   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @on\@~Ug  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Ei[>%Ah  
f~NGIlgR  
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。 nm597WeZp  
pl.K*9+  
应用示例详细内容 wkwsBi  
BCtm05  
系统参数 zU1[+JJY"{  
+`)4jx)r/  
1. 该应用实例的内容 )Cm7v@B   
 ,m-/R  
!?~>f>js_l  
xfyUT^  
K^'NG!  
2. 仿真任务 xYGB{g]  
T8ftBIOi  
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。 X^;LiwQv  
WKB8k-.]ww  
3. 参数：准直输入光源 ]VU a$$  
09psqXU@I  
sC=fXCGW\p  
&CEZ+\bA  
4. 参数：SLM透射函数 LYv$U;*+  
+bbhm0f  
,ruL7|T&  
5. 由理想系统到实际系统 XvIrO]F-  
3Y}X7-
|)Z  
5#SD$
^  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 {IlX@qWr  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 qd7 86~  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 3:;2Av2(X.  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >sL"HyY#H  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 +%hA6n  
DfNX@gbo  
.jfkOt?2  
mz~aSbb|  
LK'|sO>|  
应用示例详细内容 Nd"4*l;
 
P{-f./(JD  
仿真&结果 @+3@Z?!SZ  
LS=HX~5C  
1. VirtualLab中SLM的仿真 )Bq~1M 2  
IC6}s  
 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)。 `2M`;$~ 5  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 uNV\_'9>Y  
 为优化计算加入一个旋转平面 _k,/t
10  
3 oG5E"G  
l$_Yl&!q$  
<opBOZ d  
2. 参数：双凸球面透镜 g`}+K U  
_FET$$>z N  
;&N;6V"}  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 MU; L7^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ) DzbJ}  
 参数是对应波长532nm。 ?>_[hZ  
 透镜材料N-BK7。 O<1qU M  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Zljj  
].j;d2xT\  
g)<t=+a  
L;7x2&  
86s.qPB0  
o0nKgq'w|x  
3. 结果：双凸球面透镜 g?'4G$M  
i9NUv3#  
k|^e=I   
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 MMMuT^X  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 MmjeFv  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 1Fado$# 7  
`|1#Vuk  
Wn(pz)+Y  
Q.q'pJ-  
ov{  
4. 参数：优化球面透镜 Wb_'X |"u  
}4!R
2c  
;_.%S*W\  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 +[MzF EE[  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 iI27N'g  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 <Ct b
^4$  
 透镜材料同样为N-BK7。 GgoPwl#{
 
l@x/{0  
5$,dpLbL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z\{"/( Hi  
r>=)Y32Q  
8\+Q*7~@i  
,qS-T'[v,(  
5. 结果：优化的球面透镜 Fxu'(xa  
;TAf[[P  
t,mD{ENm&  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 H1]An'qz,  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <p<J;@  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 mCa[?  
[MmOPm}@  
E,]G Ek  
t;7 tuq   
6. 参数：非球面透镜 0-ISOA&  
n+Ia@$|m  
yG
)zrRU  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 J2"n:  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 vJheM*C  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ^:.=S`,^  
`u%`Nj  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [ 7W@/qqv  
,k*g`OTW  
""GeO%J8  
}uJH!@j  
l-Hp^|3Wq  
7. 结果：非球面透镜 _b+=q:$/  
gpBpG  
T}ZUw;}BL  
 生成期望的高帽光束形状。 lg)jc3  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 >4gGb)  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 TA=VfA B  
_5F8F4QY`  
uyt]\zVT  
xef@-%mcoy  
O7p>"Bh  
8. 总结 uqaP\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |K(j}^1k  
xFU*,Y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0v%ZKvSID  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 J.
 ;9-  
kW"6Gc&HUN  
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。 }<y-`WB  
[whX),3>  
扩展阅读 (^fiw%#  
Byx8`Cx1  
扩展阅读 KTV~g@Jf  
 开始视频 (Ev/R%Z  
-     光路图介绍 FOB9J.w4  
 该应用示例相关文件： }%K)R5C  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 iElE-g@Ws  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 !,f{I5/  
o1x IGP<  
r+T@WvS%W  
QQ：2987619807 xE$(I<: