[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) W~_t~Vg5  
应用示例简述 uH3D{4   
1. 系统细节 K!D o8|  
 光源 {;2i.m1  
— 高斯激光束 ~_9"
3,~o5  
 组件 93[DAs  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #6Xs.*b5C  
— 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 ThW,Y" l  
 探测器 2A4FaBq"  
— 视觉感知的仿真 ~.PP30'  
— 高帽，转换效率，信噪比 R E1/"[t  
 建模/设计 VC5_v62&.  
— 场追迹： |L_wX:d`9  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 sqx`">R  
2?Ye*-  
2. 系统说明 5>9Y|UU  
DN4#H`  
,n2i@?NHZ  
0;
,IKXK6X  
3. 建模&设计结果 SFH-^ly&D  
Hy{ Q#fq  
不同真实傅里叶透镜的结果： V+?]S  
^EVc95|Z  
A5#y?Aq  
u%2<\:
~j  
4. 总结 59(U`X  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 h72UwJ2rw  
"s W-_j
]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !BU)K'mj  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 _9:@Vl]Q@  
 Z:2I/  
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。 R)!`JKeO/  
')+0nPV  
应用示例详细内容 &O[s:  
c*\<,n_  
系统参数 eT"Uxhs-}  
{TXOQ>gY  
1. 该应用实例的内容 I
 5ag6l  
IL7`0cN(  
Bz8 &R|~>"  
$ &5w\P  
%R_{1GrL'c  
2. 仿真任务 `=tyN@VC  
oFg5aey4  
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。 :lcea6iO  
^CzYDq  
3. 参数：准直输入光源 \zXlN  
e^).W3SK]  
eR']#Q46{T  
KB{RU'?f|  
4. 参数：SLM透射函数 `ia %)@  
1S%k  
3bC yTZk  
5. 由理想系统到实际系统 eN0P9.eqM  
Mjpo1dw  
PW}OU9is  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 !J>A,D"-
 
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Ru%|}sfd  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 1`r| op},  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 L3y5a?G  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 r$)$n&j  
TmEYW<  
<FFJzNc+  
o|S)C<w  
aP
~gaSx  
应用示例详细内容 mAqDjRV1  
_[Gb)/@mM  
仿真&结果 (4~WWU (iT  
hsce:TB  
1. VirtualLab中SLM的仿真 /dHs &SU,  
=7[)'  
 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)。 f%fa{  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 &TN2 HZ-bJ  
 为优化计算加入一个旋转平面 4~?2wvz G4  
)@QJ  
1/j$I~B  
oC dGQ7G}  
2. 参数：双凸球面透镜 H~+xB1  
Hw_o w?  
u?Hb(xZtg=  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %&] 1Fh
L  
 由于对称形状，前后焦距一致。 M$#sc`4*  
 参数是对应波长532nm。 D(Ix!G/  
 透镜材料N-BK7。 ?A=b6Um  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ;"7/@&M\m  
4_Rdp`x#J  
~@c-*  
U^#?&u  
IlZu~B9c  
bAhZ7;T~  
3. 结果：双凸球面透镜 2bQ/0?.).-  
[STj
e8+V  
]S/G\z  
 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。 _x\m|SF_g  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 \XH@b6{  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ]mkJw3  
R$0U<(/  
;<6"JP>0  
.P/xs4  
Bhuw(KeB  
4. 参数：优化球面透镜 jn=ug42d  
yj
Z2 if  
9]~PCZ2j  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 mCk5B*Jy  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 !RMS+Mm?  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 rc~Y=m
 
 透镜材料同样为N-BK7。 zGs|DB  
FN{/.?w(  
*FPg
#a+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "Gh#`T0#a  
Y^eX@dEFR  
oS!/|#mn  
Y?!/>q  
5. 结果：优化的球面透镜 [b`$\o'-  
1M+Zkak7p  
MSB%{7'o  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Yf(im  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Z[;#|$J  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 wiV&
xl  
d=nh  
rt;gC[3\  
m^0A?jB
rR  
6. 参数：非球面透镜  z\$;'  
NKh,z& _5-  
)<
'yQW=6  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 \]a uSO  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 .CmL7 5  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _W+Q3Jx-(  
d<Dn9,G  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 lm &^tjx  
1}DerX6  
MgP{W=h2  
2mOfsn d@  
PdjCv+R6?  
7. 结果：非球面透镜 ORtg>az\%  
[Yoa"K  
Ns
~g+C9  
 生成期望的高帽光束形状。 5=.7\#D  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 % &+|==-  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 8!6<p[_  
g5<ZS3tQ  
g\j>qUjs%Q  
Ctj8tK
$D  
Si[eAAd' :  
8. 总结 j,ZW[*M  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -g$OOJB6  
Yoe les-  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 jQ^Yj"6  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8tC+ lc  
y8D 8Y8B  
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。 Nq  U9/  
gpsrw>nw  
扩展阅读 K9}jR@jy$  
SE-} XI\  
扩展阅读 Ol_/uy1r[  
 开始视频 'iGMn_&  
-     光路图介绍 +}\29@{
W  
 该应用示例相关文件： 8|Q4-VK<!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 l [x%I  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 d^_itC;-,  
P$F#,Cn  
l#|J rU!  
QQ：2987619807 q>c+bo 6