[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) #;yZ  
应用示例简述 oG\Vxg*  
1. 系统细节 6H$FhJF  
 光源 lL3U8}vn  
— 高斯激光束 CA~-rv  
 组件 lymCH  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 u6JM]kR
  
— 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 U[MA)41  
 探测器 #\OA)`U  
— 视觉感知的仿真 h2R::/2.  
— 高帽，转换效率，信噪比 GD$l||8  
 建模/设计 f]CXu3w(J  
— 场追迹： wIt}dc  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 li.;IWb0+)  
^ Ze=uP  
2. 系统说明 UaeXY+O  
Iefn$  
Wne@<+mX  
kxv1Hn"`{E  
3. 建模&设计结果 }|=|s f  
|CyE5i0  
不同真实傅里叶透镜的结果： XSLFPTDEc  
=aW9L)8D  
'`Hr}  
gPPkT"  
4. 总结 &6VnySE?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <e6#lF
QqK  
j3Y['xDv  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 K
}Qa~_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 y:uE3Apm  
tCt#%7J;a  
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。 <a3WKw  
5{,<j\#L  
应用示例详细内容 (tW`=]z-<  
~P-mC@C  
系统参数 ox.F%)eQ  
8}:nGK|kx  
1. 该应用实例的内容 /)O"l@ }U  
9\(| D#  
Mi_$">1-W  
[$UI8tV  
qHsA1<wg  
2. 仿真任务 JBZ@'8eqi]  
seJ^s@H5l  
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。 m1AJ{cs  
I>$&-i  
3. 参数：准直输入光源 aN3;`~{9  
HZZn'u  
owv[M6lbD  
B9S@(/"7  
4. 参数：SLM透射函数 ^iYj[~  
R4d=S4i  
BZ^}J!Q'*  
5. 由理想系统到实际系统 f|(M.U-  
)V9bI(v  
tZo} ;|~'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $ocdI
5  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 A3*!"3nU  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 j'K/22  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _)-o1`*-  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 5!9zI+S|=`  
k9F=8q  
pfI&E#:5  
-UT}/:a  
<gBA1oRz  
应用示例详细内容 BJ(M2|VH  
V(*
(F7+  
仿真&结果 93hxSRw  
1h5 Akq  
1. VirtualLab中SLM的仿真 32 =z)]FZ  
9N3eN  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 _SkLYL!=9  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Oow2>F%
_#  
 为优化计算加入一个旋转平面 2J;g{95z  
=vhm}  
bZV
/l4TU  
!|>"o7  
2. 参数：双凸球面透镜 ? =+WRjF  
:M5l*sIO2  
T
[j,UkgGo  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 dgePPhj  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ?bu>r=oIO]  
 参数是对应波长532nm。 [0
e_*  
 透镜材料N-BK7。 {l>hMxij  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 8~gLqh8^V  
{VoHh_[5%  
as=LIw}Q4  
H>@+om  
_J[P[(ab  
ete.!*=  
3. 结果：双凸球面透镜 |zE'd!7E  
>&k-'`Nw  
pD]
OT-8  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。
-Y;3I00(  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 j <RrLn_  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 gPc=2  
:eLVC7'  
c[Zje7 @  
`@|$,2[C  
2GStN74Xr  
4. 参数：优化球面透镜 7"xd1l?zz  
>yh2Lri  
b<u3 hln%,  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 WOf 4o  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 7v_8_K  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 N)>ID(}F1  
 透镜材料同样为N-BK7。 ItTz.sQ  
;6hOx(>`=  
L4?IHNB  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 H 7 ^/q7  
=E{`^IT'R  
k-""_WJ~^  
Pr,q*_Yy  
5. 结果：优化的球面透镜 NW)1#]gg%  
r!{Up7uL  
.w,q0<}  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 W|(1Y D  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 .Xhr
CiZ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 '$QB$2~V  
Oz#{S:24M+  
o,3a4nH;  
!$>
R j  
6. 参数：非球面透镜 ji,kkipY?w  
bK-
N:8Z  
i(+p0:< 0  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ,3 u}x,  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 {2"zVt#h  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 e64^ChCoV  
h3@v+Z<}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m9}P9?  
w"&n?L  
J!7MZLb  
m<2M4u   
?5 [=(\/.  
7. 结果：非球面透镜 ?#Q #u|~  
K,:N  
xFg>SJ7]  
 生成期望的高帽光束形状。 ;mKb]  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Lbb0_-']  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 t.\dpBq  
&Z|P2dI  
TrR8?-  
g95`.V}  
2jCfT>`3  
8. 总结 gr-OHeid  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 d4z/5Oa  
VBcPu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 B@ KQ]4-  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tcog'nAz  
I ?.^ho  
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。 b9dLt6d  
@>H75  
扩展阅读 WQO) =n  
.y:U&Rw4  
扩展阅读 x`)&J B  
 开始视频 Oprk
R  
-     光路图介绍 Jma1N;d  
 该应用示例相关文件： [0D.K}7|  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 WVvvI9  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Q6I:"2u1  
=+d?x56  
'K,:j 388  
QQ：2987619807 v^+Sh|z/