[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) kXS_:f;M  
应用示例简述 2|F.JG^  
1. 系统细节 Z"Z&X0Oj  
 光源 1\q(xka{  
— 高斯激光束 qF=D,Dlz  
 组件 =zXpeo&|m  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 \~:Kp Kq  
— 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 jPYed@[+  
 探测器 uRG0}>]|U  
— 视觉感知的仿真 BDZB;DPb  
— 高帽，转换效率，信噪比 F.c`0u;=  
 建模/设计 qgrRH
'  
— 场追迹： ju8tNL,J  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )hj77~{+  
!%J;dOcU  
2. 系统说明 N kp>yVj  
tu6oa[s  
*%(8z~(\  
1C+Y|p?KA  
3. 建模&设计结果 '-3AWBWI1  
9'3%%o  
不同真实傅里叶透镜的结果： u7G@VZ Ux5  
XyJ*>;q  
+Y(cs&V*  
kHd_q.  
4. 总结 #T Cz$_=t  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S$\lM<M  
sLK J<=0i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 > C{^{?~u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 '#xxjhF^  
X;flA*6V  
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。 `48jL3|  
UTKS<.q  
应用示例详细内容 84)$ CA+NX  
{%. _cR2  
系统参数 KL#F5\ E  
aUSxy8%  
1. 该应用实例的内容 @gENv~m<OI  
X}p#9^%N  
Xhtc0\0"(  
.Br2^F  
~1wAk0G`n  
2. 仿真任务 ,0NVb7F;k  
2H;&E1:  
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。 dsX{5  
KCJ zE>  
3. 参数：准直输入光源 r4dG83qg  
,)'!E^n  
P482D)  
l"o@.C}f/  
4. 参数：SLM透射函数 t&:'Ag.G  
"5O
og<  
!1+L0,I6  
5. 由理想系统到实际系统 >T;"bcb  
H`]nY`HYg  
^i_mGe
u  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 j]r
E0Og  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 }Xyu"P  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Ks@S5:9sp  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 )`F?{Sg  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 r!V#@Md  
^~-i>gTD  
[%;LZZgl  
\2-!%i,  
'Kxs>/y3  
应用示例详细内容 \.myLkm  
15VOQE5Fl`  
仿真&结果 v3[Z]+ ]  
tf|/_Y2  
1. VirtualLab中SLM的仿真 $5r[YdnY<  
| ctGxS9  
 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)。 RO'MFU<g  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ncb
?iJ/b^  
 为优化计算加入一个旋转平面  rmUTl  
f"xi7vJv!f  
':!w%& \  
`j0T[Pi  
2. 参数：双凸球面透镜 C>$5<bx  
Et(Q$/W  
[0yKd?e  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 sI/Hcm  
 由于对称形状，前后焦距一致。 tS#EqMf&o  
 参数是对应波长532nm。 `j(\9j ok  
 透镜材料N-BK7。 yU\&\fD>j  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +c/am``  
cbs
y&U  
%*e6@Hm  
x%B^hH;W  
N/DcaHFYo  
}DxXt  
3. 结果：双凸球面透镜 e{:P!r aM  
Kpz>si?CL  
OZ&J'Y  
 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。 @JT9utct  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 3qiE#+dC  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 +8."z"i3lE  
Q7&Yy25   
/>Tyiy]2uu  
-2o4v#d  
LH"MJWOJ  
4. 参数：优化球面透镜 j*x8K,fN  
v#a`*^ ^  
<(6@l@J|6  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 TOn{o}Y B  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Gbwcb
fH  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 *;Dd:D9  
 透镜材料同样为N-BK7。 \2U^y4K.  
YM 0f_G=
 
I$\dT1m$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m8rKH\FD}  
D5\$xdlJy  
L^KGY<hp4  
mwZesSxB_  
5. 结果：优化的球面透镜 <wFR%Y/j  
^ox^gw)  
nj!)\U  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 xAYC%)  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 BXO(B'1)]  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 v$K`C;  
lInq=  
24:;vcb  
A)2vjM9}K  
6. 参数：非球面透镜 AEX]_1TG  
iH#~eg  
;y%lOYm  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 `x lsvK>  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 !X(Lvt/  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 7fLLV2  
Dp6]!;kx  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3q R@$pm  
5znLpBX<N  
}IC$Du#  
4-eb&
 
::g"dRS<v  
7. 结果：非球面透镜 wp-5B= #:{  
v!E0/ gD  
$^.LZ1Jd  
 生成期望的高帽光束形状。 5`{+y]  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Vl{CD>$,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 <GF)5QB  
_b<Fz`V  
"FT5]h  
g^NdN46%  
f-y4V}  
8. 总结 `)`_G!a  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N;>>HN[bBP  
Gnj;=f  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 KZ6}),p  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Cnd*%CPZ  
CM>/b3nOW  
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(33h2"  
i/Q*AG>b  
扩展阅读 /R8>f  
I--WS[  
扩展阅读 {p|OKf  
 开始视频 *ys@'Ai?  
-     光路图介绍 W:aAe%S  
 该应用示例相关文件： q =b.!AZy  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2}'qu)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 |H2{%!  
kI<C\*N  
Bg-C:Ok2'  
QQ：2987619807 -DlKFN