[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) lDmtQk-SN  
应用示例简述 J~(Wf%jM~  
1. 系统细节 hR5_+cuIp  
 光源 7)%+=@  
— 高斯激光束 ^*\XgX  
 组件 'H7x L  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 .G o{1
[  
— 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 UJs$q\#RO  
 探测器 xJ2*LM-  
— 视觉感知的仿真
$wYFEz  
— 高帽，转换效率，信噪比 WMMO5_Mz  
 建模/设计 .Yw'oYnS  
— 场追迹： 2Hum!p:1  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ,sGZ2=M}J  
1wW)tNKIF  
2. 系统说明 E\;ikX&1  
moVbw`T  
w{k)XY40sW  
&F}"Z(B<wK  
3. 建模&设计结果 %6--}bY^  
7H>@iI"?  
不同真实傅里叶透镜的结果： yPw'] "  
;L&TxO>#J  
t*@z8<H  
|j3'eW&=  
4. 总结 -YD+(c`l  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 fIGFH
Zy,  
SR*wvQnOx  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7hy&-<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [31p&FxM  
) _ I,KEe  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 e?bYjJq  
s(
<uo{  
应用示例详细内容 LI)!4(WH  
w:'dhr':  
系统参数 jPnM>=  
<}6{{&mT4  
1. 该应用实例的内容 ^`f*'Z  
m`6Yc:@E  
[7m1Q<  
- y9>;6  
i ZL2p>  
2. 仿真任务 E2L(wt}^  
Vx_rc%'  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 G;3~2^lB\  
D|qk_2R%  
3. 参数：准直输入光源 lt$zA%`odc  
~el3I=KC}  
pdd/D  
$(Ugtimdv  
4. 参数：SLM透射函数 i*R,QN)  
OdI\B  
)rLMIk  
5. 由理想系统到实际系统 BK
,sc'b  
.k4W_9  
|lH;Fq{\  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 drwg
jLC+  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ;d$qc<2uA  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 p (FlR?= S  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 p1c3Q$>i  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 FZiW|G  
c.\O/N   
G1 o70  
I &*_,d  
?t@v&s  
应用示例详细内容 ~tB;@
e  
;DnUQj  
仿真&结果 <ktzT&A  
(eCFWmO  
1. VirtualLab中SLM的仿真 SvvUkQ#1w  
m\/(w_/?  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 vFrt|JC_{  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 m"c :"I6  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~#\i!I;RY}  
PCc|}*b  
aKF*FFX  
weMww,:^[  
2. 参数：双凸球面透镜 Wi n8LOC  
CGw--`#\  
;evCW$G=  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 URcR  
 由于对称形状，前后焦距一致。 }2)DPP:ic  
 参数是对应波长532nm。 !~<siy  
 透镜材料N-BK7。 a=GM[{og  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ,G^[o,hS  
xa( m5P  
64Gi8|P  
V's:>;  
yj@tV2  
T)7TyE|"2g  
3. 结果：双凸球面透镜 V%
HS\<$h  
k6IG+:s  
dEM?~?  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 u}9fj  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ghk5rl$   
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。  H'RL62!  
0BkV/v1Uc  
N$?cX(|7  
tqOi x/  
BX;5wKfA  
4. 参数：优化球面透镜 z*~YLT&  
MrE<vw@he  
HW=xvA+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 kR.wOJ7'  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ]0c Pml  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 #:3r4J%+~  
 透镜材料同样为N-BK7。 QL"gWr`R  
oL/o*^  
:s8A:mx  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;kaHN;4?  
4YbC(f  
hN
`gB#N3  
X=qS"O 1  
5. 结果：优化的球面透镜 SA6hbcYk  
6(56,i<#/  
}IUP5O6  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 MQcE6)  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 #G_/.h@  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Z$K+
7>^  
){Z  
n~z\?Y=*  
SqB/4P  
6. 参数：非球面透镜 s*,cF6  
>?XbU}  
RJJ1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 _^uc 0=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 +h[e0J|v{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 4E"d/  
7#4%\f+'t  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 R$b,h  
I"!'AI-  
y~#\#w{  
|paP<$  
l[n@/%2  
7. 结果：非球面透镜 Rlg#z4m  
LZWS^77  
{Qtq7q.  
 生成期望的高帽光束形状。 =Q?f96T  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 `!c,y~r[  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 @[r={s\  
QJ<[Zx  
2:J,2=%  
9={N4}<  
u7k|7e=xk  
8. 总结 RebTg1vGu  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #4y,a_)  
IhW7^(p\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 N_vXYaY  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *caLN,G  
R`He^  
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。 &telCg:  
7z<Cu<  
扩展阅读 A^pW]r=Xtk  
N#Ag'i4HF  
扩展阅读 xURw,  
 开始视频 xYT}
>#[  
-     光路图介绍 <ZrFOb  
 该应用示例相关文件： 7zI5PGWw  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 P0#`anUr1  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 vvh.@f  
qz:]-A  
Iq,v  
QQ：2987619807 }J;~P 9Y