[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) &>\;4E.O5  
应用示例简述 `58%&3lp  
1. 系统细节 roQI;gq^  
 光源 .y s_'F-]0  
— 高斯激光束 !yd B,S  
 组件 KqGb+N-@  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
x9 > ho  
— 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 R%jOgZG  
 探测器 tW UI?\  
— 视觉感知的仿真 =dAAb\:  
— 高帽，转换效率，信噪比 -qP)L;n  
 建模/设计 &Gt{9#  
— 场追迹： ,8 4|qI  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 aF 2vgE\  
 R0Vt_7  
2. 系统说明 D>5)',D8xi  
Ph=NH8  
^{}G4BEY  
XM:BMd|  
3. 建模&设计结果 x$d[Ovw-  
>kQp@r\nQ  
不同真实傅里叶透镜的结果： !)]/?&uo  
X~r9yl>  
8Yq06o38C  
%E_Y4Oe1  
4. 总结 5=?P6I_$G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }h^ fX  
_mqU:?Q5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 dEk#"cvg  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 jF?0,g  
:TTq   
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。 8!2)=8|f  
fJ*^4
  
应用示例详细内容 d ~M;  
!gkr?yhE  
系统参数 (u 7Lh>6%  
6u"wgX]H  
1. 该应用实例的内容 ^Gd1T  
~<_#%R!  
9Kd=GL_  
?^~ZsOd8B  
qArR5OJ  
2. 仿真任务 Nr*l3Z>LD  
fS"u"]j*e  
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。 Iy_5k8]  
Ic&~iqQ  
3. 参数：准直输入光源 %G!!0V!  
hrKeOwKHU  
WXxnOLJr  
`<tRfl}qs  
4. 参数：SLM透射函数 P*"c!Dn  
]|3hK/  
*<^C0:i(  
5. 由理想系统到实际系统 X4o#kW  
OmBM)g  
dz@+ jEV  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 %f;v$rsZ  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 3f5YPf2u  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 +k6` tl~*  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ,[ 2N3iH  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 W"%n5)  
3rRIrrYO  
}C @xl9S"  
jga;q  
yq.@-]ytZ  
应用示例详细内容 "7sv@I_j  
@|(cr: (=H  
仿真&结果 H{=]94  
c%5P|R~g]p  
1. VirtualLab中SLM的仿真 N-l`U(Z~P  
7NJl+
*u  
 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)。 g}`g>&l5  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 UI=v|<'-  
 为优化计算加入一个旋转平面 pS8\B  
f8
-`bb  
YAXd   
{eU>E/SQ  
2. 参数：双凸球面透镜 #eYYu2ND  
pq0Z<b;2  
jW&*?6<  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Gw)y<h  
 由于对称形状，前后焦距一致。 /[ m7~B]QE  
 参数是对应波长532nm。 FqJd  
 透镜材料N-BK7。 kVLZdXn,q2  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3F,M{'q
 
6c+29@  
FTUfJIVN(  
r~=+>, _  
"L5w]6C4  
6Zpa[,gm  
3. 结果：双凸球面透镜 G739
Ne[gL  
:[l}Bb,  
<]?71{7X  
 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。 SkV pZh
  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~V(>L=\V;  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 hg12NzbK  
tV4yBe<``  
.;31G0<w2  
~98q1HgS]D  
4r;le5@  
4. 参数：优化球面透镜 iOm&(2/  
\u.5_ g  
8]&Fu3M^  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ],AtR1k  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 4+qo=i  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 x=0Ak'1M  
 透镜材料同样为N-BK7。 qh bagw~  
_&(Wz0  
dDiy_Q6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 /E/6(c  
&7kLSb&|;  
5<X"+`=9  
dw#pObH|`  
5. 结果：优化的球面透镜 $o9^b Z  
ral=`/p  
,PpVZq~  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Af]BR_-  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 F+c8 O
 
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 /p;OZf]  
rSDI.m  
j}lne^ h  
tZ
) ,Z<  
6. 参数：非球面透镜 J%Y-3{TQK  
hJFxT8B/  
k FRVW+  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 IF&edP[V  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 W;Dik%^tg  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Oc~<
`C~  
u<
"-S63+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Fbotn(\h@  


]x1ba_  
m k~F@  
O&CY9 2)Lk  
ko!]vHB9`  
7. 结果：非球面透镜 j~rW 2(  
oeVI 6-_S  
4J9Y  
 生成期望的高帽光束形状。 BDL[C<d(  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %7[d5[U~ZA  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 1h]nE/T.O  
4D.h~X4  
O~Jf"Ht  
fuf'r>1n  
uf)!SxT  
8. 总结 ^~B#r#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 A;xH{vo{  
1A]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 s7`2ky()kz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }P!:0w3  
.$&v
SOgd(  
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。 EwfL.z  
OS~Z@'Eg  
扩展阅读 t:'^pYN:g  
M&(0n?R"R  
扩展阅读 .4z_ohe  
 开始视频 +s+E!
=s  
-     光路图介绍 wVv@   
 该应用示例相关文件： T~lHm  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 #cl|5jm+m#  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 O8*yho  
Q:b>1  
jTsQsHq  
QQ：2987619807 K?S5C8