[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) <,DMD  
应用示例简述 o%Q9]=%!  
1. 系统细节 imADjBR]  
 光源 tfHr'Qy BC  
— 高斯激光束 ?MywA'N@x  
 组件 ^N7cXK*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 iJh{,0))g  
— 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 GdC=>\]  
 探测器 F lVG,Z  
— 视觉感知的仿真 ;LgMi5dN  
— 高帽，转换效率，信噪比 5xr2  
 建模/设计 =,*/Ph&  
— 场追迹： c k[uvH   
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b6;MTz*k>  
q>%.zc[x  
2. 系统说明 KOR*y(*8  
v"2A?  
MA{ZmPm)  
0;a10b  
3. 建模&设计结果 _H U>T  
PM@_ZJ'x  
不同真实傅里叶透镜的结果： \gT({XU?  
_l)3pm6  
Lwtp,.)pR  
z
*VK{O)o  
4. 总结 qCVb-f  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]hlQU%&  
k3LHLJZ#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 VSO(DCr"L  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Rex86!TO  
UH&1QV  
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。 F'wG%  
LTx,oa:ma  
应用示例详细内容 A~{vja0?  
k{!9f=^   
系统参数 e2%mD.I  
]/p>p3@1C  
1. 该应用实例的内容 ;<o?JM  
"8)%XSb  
p1GP@m,^n0  
>t9
DI  
?Z!R  
2. 仿真任务 Le-t<6i-V#  
:V6t5I'_  
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。 7<:o4\q?m  
!F?j'[s8]  
3. 参数：准直输入光源  ^0{
t  
w$]wd`N}  
5l,Lp'k  
C!K&d,M  
4. 参数：SLM透射函数 sWTa;Qi  
+u |SX/C  
x*j eCD,  
5. 由理想系统到实际系统 `p)U6J  
1LSD,t|  
1uyd+*/(xP  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 4K~>  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 |A
|K);  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 1#|lt\T  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 wKpD++k  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 h8k\~/iJ  
.2|(!a9W  
UZ-pN_!Z:  
vEE\{1  
mWP&N#vwh  
应用示例详细内容 Q`O~f<a  
P=P']\`p+  
仿真&结果 .
|P :n'  
Rw63{
b/  
1. VirtualLab中SLM的仿真 h`vT[u~l  
#l*w=D?  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 n%}#
e!  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 `PLax@]2  
 为优化计算加入一个旋转平面 C%%gCPI^y  
i}f"'KW  
0Bkc93  
`Um-Y'KE  
2. 参数：双凸球面透镜 7uu\R=$  
V<}chLd,  
-U7,~z  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 1;,<UHF8N  
 由于对称形状，前后焦距一致。 B<.ZW}#v  
 参数是对应波长532nm。 5+b73R3r  
 透镜材料N-BK7。 0a!|*Z  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 BEAY}P(y3  
T`u ,!S
 
|NTqJ j  
wZ`*C mr  
}Q^*Zq9-  
6@:<62!;  
3. 结果：双凸球面透镜 DHvZ:)aT}  
?oV|.LM:W  
5]kv1nQ  
 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。 nb*`GE  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 4,=;:#n,J  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 +sq_fd ;'D  
qjg Z

 
#op0|:/

N  
J9J/3O Q=  
ssH[\i  
4. 参数：优化球面透镜 qJ~fEX  
|WT]s B0Eq  
m*lcIa  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 )g^O'e=m  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 On[yL$?  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 V1Gnr~GM  
 透镜材料同样为N-BK7。 va"bw!zXo*  
g">^#^hBE  
d\c)cgh%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 u3Zu ~C  
.E7"Lfs-  
HRCnjem/v\  
93,7yZ5#  
5. 结果：优化的球面透镜 4l>d^L  
S C}@eA'  
hdmKD0  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 (bB"6 #TI  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Ue>{n{H"y  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 *.T?#H  
v5{2hCdt  
U+["b-c  
mO8/eVws[M  
6. 参数：非球面透镜 <29K! [  
Jy('tfAHp  
]9W7]$  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 rJRg4Rog  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 P%!=Rj^2m  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 PY+4OZ$  
V&Rwj_Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 43O5|8o  
1FT3d  
`'pAiu  
L gy^^.  
zXbA$c  
7. 结果：非球面透镜 AYp~;@  
P>
`|.@  
ovi^bNQ  
 生成期望的高帽光束形状。 !?|xeQ}  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 @Q;s[Kg{!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 m4'jTC$  
jmP;(j.|  
8f65;lyN  
iHvWJ<"jR  
-_O jiQR  
8. 总结 
q)AX*T+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +B&+FGfNU  
Oi-%6&}J  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 d
t"&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 } .<(L  
M9Nr/jE  
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。 ~_g{P3  
'6*9pG
-  
扩展阅读 Sn' +~6i  
j"VDqDDz  
扩展阅读 33&\E- Q>  
 开始视频 <vD(,||  
-     光路图介绍 O}}rosA  
 该应用示例相关文件： ]e+&Pxw]e  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 h@y>QhYU0  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 (=EDqAZg  
tvq((2  
:-$8u;!M  
QQ：2987619807 )8S
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