[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) ,[|i^  
应用示例简述 /z1-4:^`A[  
1. 系统细节 ){J,Z*&  
 光源 V[*<^%  
— 高斯激光束 Zh:@AFz:R  
 组件 /KgP<2p  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Y4Jaw2b  
— 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 [r1\FF@v,  
 探测器 E_xCRfw_i]  
— 视觉感知的仿真 s|Vbc@t  
— 高帽，转换效率，信噪比 EzU=q E  
 建模/设计 R"`<ZY6(Ou  
— 场追迹： {us#(4O  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。  N,ihQB5  
?DM!=.]  
2. 系统说明 e>HdJ"S`  
TwZmZE ?!  
.L
3D]  
]1bNcq2I  
3. 建模&设计结果 ynq^ztBVe  
> 8!9  
不同真实傅里叶透镜的结果： Qv;^nj{\qV  
dr=h;[Q'  
#"J
tH"pF  
}@A{'q5y  
4. 总结 =eeZtj.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 l !R >I7  
&~N@M!`Dn  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 enQev?8%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;0 9~#Wop  
fXx !_Z  
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。 
m@` NN  
-H](2}  
应用示例详细内容 WD'[|s\  
$@ZrGT  
系统参数 3Yf!H-(\uB  
=(as{,j  
1. 该应用实例的内容 k 3oR:  
$s9YU"  
Xa=oEG  
AI*1kxR  
uRRp8hht  
2. 仿真任务 5l /EZ\q  
oAq<ag\qV  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Pu0O6@Rg  
uKpWb1(  
3. 参数：准直输入光源 /: }"Zb  
ty)~]!tA  
mT#ebeBaf  
D"GQlR  
4. 参数：SLM透射函数 i{nFk',xX  
v^Pjvv=  
+J(@.  
5. 由理想系统到实际系统 &/]g@^h9  
C1SCV^#  
-@G,Ry-\t  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Z/[ww8b.  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 OOX[xv!b  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ]^DNzqu=@h  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ~e<h2/Xc  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 
/UPe@  
^q)s  
V.kRV{43  
o"e]9{+<  
qHra9yuSh  
应用示例详细内容 GUdVsZjz(  
.l u
fE  
仿真&结果 )Uu! x6  
"~ eF%}.  
1. VirtualLab中SLM的仿真 L{AfrgN  
{Z{!tR?+  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 rIZ^ix-N  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 :]k`;;vh  
 为优化计算加入一个旋转平面 8k -l`O~  
V/,F6  
-k"5GUc|  
?*2Uw{~}  
2. 参数：双凸球面透镜 &Uu8wFbIJ  
K&>+<bJ_  
{S5HH"  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =^S1+B MY-  
 由于对称形状，前后焦距一致。 @Xj6h!"R  
 参数是对应波长532nm。 tw%z!u[a  
 透镜材料N-BK7。 Q"=$.M~  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Sk|DVV$  
SK G!DKQ  
;7w4BJcq']  
,f?+QV\T.  
LyA}Nd]pyq  
/D&7 \3}  
3. 结果：双凸球面透镜 =& =#G3f  
Z@{e\
sZ)  
Rx%SeM2  
 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。 TuX9:Q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 {m7>9{`  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Fl0 :Z  
<maYS2  
Tkf JC|6  
:FqHMN  

@<,YUp,%S  
4. 参数：优化球面透镜 +_ZXzz
cO<  
ud,=O Xq  
, UiA?7k  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 0s'H(qE,_  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @Rp#*{  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 /7[X_)OG  
 透镜材料同样为N-BK7。 5T- N\)@  
c6_i~0W56  
\:@yfI@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -N~eb^3[c  
95%QF;h  
nYbI =_-  
W2W4w  
5. 结果：优化的球面透镜 mcqLN5  
IMtfi(Y%F  
4J${gcju  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 /<-@8CC<  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9E-]S'Z  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 5`H.{4@  
%6eQ;Rp*  
t0-)\kXcA  
rI.CCPY~s
 
6. 参数：非球面透镜 pRrokYM d  
)$oboAv#  
yhJA{nL=  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 IP=."w  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,3~[cE<4  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 PG*:3![2  
# )]L3H<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7;x}W-`iF  
M
:QM*?+)  
8^>qzaf 8  
CP"   
LL"c 9jb4z  
7. 结果：非球面透镜 X8Y)5
,`s  
*j"u~ NF  
|];f?1  
 生成期望的高帽光束形状。 iz@LS  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 yirQ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 .5K}R<  
u/>+cT6}  
?4A$9H  
?@YABl  
~D1&CT#s  
8. 总结 5%1a!MM M  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~us1Df0bp  
yZcnky  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +fRABY5C  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 PRQEk.C  
ZW)_dg9  
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。 |(77ao3  
7wB*@a-  
扩展阅读 L2<IG)oXU  
eb#p-=^KP  
扩展阅读 tS:/:0HnA)  
 开始视频 k=M_2T'  
-     光路图介绍 2vh@KnNU  
 该应用示例相关文件： {#C)S&o)6  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 f<;w1sM\  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 &@rXt!  
R+b~m!58  
&8xwR   
QQ：2987619807 Um2RLM%