[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) _>J`e7j+  
应用示例简述 #T=e p0  
1. 系统细节 H`s[=Y,m  
 光源 z|8zNt Ug  
— 高斯激光束 u'T?e
+=  
 组件 wGw<z[:f  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 L{0\M`B-  
— 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 7J1f$5$m5  
 探测器 ++ZP X'|  
— 视觉感知的仿真 T"3:dkQw  
— 高帽，转换效率，信噪比 I;9C":'#  
 建模/设计 XS$#\UQ  
— 场追迹： \}J"`J\Q  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 y@(EGfI  
\M;cF"e-S  
2. 系统说明 >Cam6LJ  
8g {;o7  
WmOu#5*;  
^CK D[s  
3. 建模&设计结果 jx}7/  
?pWda<&  
不同真实傅里叶透镜的结果： 6_&S ?yA  
9iV9q]($0  
`!xI!Y\  
mQ9y{}t=4  
4. 总结 ?{P$|:ha  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :31?Z(fQ  
55ft,a  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?<
rZ9$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 M/,lP  
J+TtM>  
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。 TK0WfWch  
gnYo/q
=K  
应用示例详细内容 @;tM R|p  
N85ZbmU~  
系统参数 \]g51U!'  
r$<M*z5q(\  
1. 该应用实例的内容 qDcoccEf  
?zf3AZ9  
Y6T{/!  
&Ez+4.srkh  
-q(*)N5.2  
2. 仿真任务 _4T7Vg''  
h;@>E:4Tg  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 =?_:h`}  
4];>
O  
3. 参数：准直输入光源 p(cnSvg  
At'M? Q@v  
q VavP6I  
x|gYxZ  
4. 参数：SLM透射函数 2PSkLS&IM  
O`I}Lg]~q  
~
pHuh#>  
5. 由理想系统到实际系统 f\r"7j  
G.$KP  
O0s,)8+z5D  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 }=JSd@`_  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 o+L[o_er  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 S;u.Ds&  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 B)/c]"@89  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 omznSL  
\6bvk_
 
+_25E.>ml  
JDW/Mc1bh  
^/cqE[V~,  
应用示例详细内容 M`7[hr  
a^\F9^j  
仿真&结果 [mj=m
?j  
2jlz#Sk  
1. VirtualLab中SLM的仿真 H0jbG;  
Sy]W4%  
 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)。 I!}V+gu=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 (XlvPcTi  
 为优化计算加入一个旋转平面 FS!9 j8  
&g>MZ"Z|  
';}:*nZ//_  
@$Yk#N;&(  
2. 参数：双凸球面透镜 9Zf  
@4KKm@(p85  
>FS%-eI6  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 I[b{*g2Zw  
 由于对称形状，前后焦距一致。 !T2{xmHKv$  
 参数是对应波长532nm。 }x&XvI  
 透镜材料N-BK7。 feH&Ug4?G  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 }@/Ox  
`t44.=%  
Y^C(<
N$  
1]Cbi7  
t,'J%)j  
-SLk8x  
3. 结果：双凸球面透镜 !vVW8hbp  
.t9`e=%  
%Pl |3i  
 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。  DZ4gp  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 [z"oi'"fQ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 r\}?HS06  
P)XR9&o':  
K>5bb  
Yakrsi/jV}  
W$Xr:RU  
4. 参数：优化球面透镜 ZoYllk   
1
f1D^|  
BHS@whj  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ,Z :2ba  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Q[%G`;e#  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 S,udpQ7  
 透镜材料同样为N-BK7。 j^v<rCzc(  
LNrM`3%2-  
"=KFag  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >|gXE>  
O*lIZ,!n  
b|G~0[g  
NH:Bdl3  
5. 结果：优化的球面透镜 XR p60i6f  

V$:%CIn  
\zBZ$5 rE  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 '66nqJb*  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 t/%[U,m  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 U%Hcck'  
;49sou  
"pcr-
?L  
fZS'e{V  
6. 参数：非球面透镜 H;@0L}Nu+}  
k^cnNx  
6' \M:'<0e  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 k2_y84;D  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 3q@H8%jcw  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 69Z`mR  
j9w{=( MV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 t$p%UyVE  
WP Gp(Xw  
p%X.$0  
Tc>g+eS  
G(o6/  
7. 结果：非球面透镜 0r[a$p>`  
n=0^8QQ  
beT[7uVj_  
 生成期望的高帽光束形状。 V?>&9D"m  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 3h%Nd&_9  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 SMU8U  
blP8"(U  
@at*E%T[  
/,j'Vr\"  
nE0I[T(  
8. 总结 paYS<8In  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 u*
oP:
!s  
M?<iQxtyb}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2#CN:b]+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ZEpu5`  
q1 BpE8  
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(5LXHJnv  
Q&@<?K9  
扩展阅读 P]2 /}\f  
Cv&>:k0V  
扩展阅读 `r}a:w-  
 开始视频 hv#LKyp%  
-     光路图介绍 vS:=%@c>ta  
 该应用示例相关文件： <]#_&Na  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _W,?_"[R=  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 unnuSW#v=  
CPY|rV  
h CV(O2jL  
QQ：2987619807 |TJu|zv^