[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) q|B.@Ng.  
应用示例简述 ^7kYG7/  
1. 系统细节 l>Zp#+I-  
 光源 O St~P^1  
— 高斯激光束 $xcU*?=K  
 组件 0a$hK9BH  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 cpq0'x\  
— 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 XC[AJ!q`  
 探测器 vO;:~  
— 视觉感知的仿真 5zJ#d}%}S"  
— 高帽，转换效率，信噪比 d$D3iv^hyx  
 建模/设计 fxD|
_  
— 场追迹： q={3fm  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 q>a/',m  
XKBQH(  
2. 系统说明 w\a9A#v,  
o[G,~f\-  
y5V]uQSD  
_l]rt  
3. 建模&设计结果 40LAG  
OB+I.
qlHP  
不同真实傅里叶透镜的结果： 0j-;4>p  
X%M*d%n b  
"OKsl2e  
5r\Rfma  
4. 总结 f,0oCBLPO  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {uO2m*JrI  
ZnB|vfL?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。  7w|4BRL
 
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1'J|yq  
[~rBnzb  
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。 L5>.ku=T  
X?]1/6rV  
应用示例详细内容 6EX8,4c\  
_i&awm/U  
系统参数 NB/ wJ3 F  
cW, 6MAQo  
1. 该应用实例的内容 }"9jCxXL  
\CE8S+Z%  
<j89HtCz  
!TuMrA*  
iu.+bX|b  
2. 仿真任务 XS"lR |  
!~aDmY2  
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。 `_&7-;)i*\  
=C2,?6!  
3. 参数：准直输入光源 X5D}<J2"  
v.I>B3bEg  
{wp"zaa  
E%C02sI  
4. 参数：SLM透射函数 hAp<$7  
ng[ZM);  
wp8ocZ-Gj  
5. 由理想系统到实际系统 -^LEGKN  
Y)4&PN~[  
w873: =  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =h2zIcj  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 !pLQRnI}6  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ZMXIKN9BF#  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]`Y;4XR  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 6muZE1sn  
Gvw:h9v  
$u./%JS  

sP5\R#  
q\g|K3V)  
应用示例详细内容 @'EU\Y\l  
9n"
D/NZB  
仿真&结果
\a8<DR\@O  
xTW$9>@\m  
1. VirtualLab中SLM的仿真 @bj3N  
mmG+"g$|  
 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)。 7Z/KXc[b  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 PNn{Rt  
 为优化计算加入一个旋转平面 |,89zTk'  
/"$;
3n~  
8D U|j-I8  
fWywegh  
2. 参数：双凸球面透镜 ^?H3:CS  
?_9A`LC*  
u<l[S  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Rj9YAW$  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Rb~NX  
 参数是对应波长532nm。 U1t7XZ3e  
 透镜材料N-BK7。 0
;j)rmt  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /8i3I5*  
x2\,n  
hX~d1.]Y  
x_vaYUl)  
#,1Kum bG3  
I|*w?i*  
3. 结果：双凸球面透镜 Re{vO&.  
3U0>Y%m|,  
/L8Q[`;.  
 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。 =r=YV-D.  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 f\}fUg2  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 c-L1 Bkw  
6;g"`l51  
Y9)
uy 8c  
>M\3tB2C  
OsMU>v }m  
4. 参数：优化球面透镜 =G%k|  
ndn)}Z!0h  
SM2
QF
 
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 =1noT)gCR  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 .mzy?!w0q  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 "|yuP1;L  
 透镜材料同样为N-BK7。 k[0Gz  
[;`B  
*E0dCY$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~.?,*q7  
[eebIJs  
x78`dX  
[=[>1<L>  
5. 结果：优化的球面透镜 {2EIvKu3:  
2 5DXJb^:  
n 7Mab  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ALVHKL2  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 J3OxM--8"  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 8LI,'XZ  
>YwvM=b"V  
}&+b\RE  
:C*7DS  
6. 参数：非球面透镜 &eL02:[  
&DQyJJ`k  
04`2M
NfxG  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 )N4!zuSVf  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ),ur!v  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 uURm6mVt9:  
o gec6u}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 TUw+A6u:p  
*E*= ;B
G  
$]v=2j  
-][~_Hd{  
$#VEC0  
7. 结果：非球面透镜 >yr:L{{D}G  
N~rA/B]T  
#aX+?z\4  
 生成期望的高帽光束形状。 Hd*e9;z  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }HB>Zb5  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 z'=8U@P'#  
6V{Sf9V|  
Ass :  
gEghDO_G  
kiYHJ\a  
8. 总结 -|0nZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %b8ig1  
S$~T8_m^U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :G3PdQb^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 t1Ty.F)r  
~s3X&!#   
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。 t6/w({}j  
{zd07!9y  
扩展阅读 H(L.k;B  
X
:N`x  
扩展阅读 _"_ 21uB  
 开始视频 'q3<R%^Q   
-     光路图介绍 JXFPN|  
 该应用示例相关文件： 3jSt&+  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 x*H,eY3  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 <{ZDD]UGs0  
sfD@lW3  
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QQ：2987619807 0m2%ucKw