[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) 2L?jp:$;X  
应用示例简述 bp"@vlv  
1. 系统细节 dZ]['y%  
 光源 o!bIaeEaU  
— 高斯激光束 i|M^QKvF  
 组件 F<R+]M:fa  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )g;*u,C  
— 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 Zw4z`x1f  
 探测器 DNYJR]>  
— 视觉感知的仿真 '8RBR%)y  
— 高帽，转换效率，信噪比 $"#2hVO  
 建模/设计   %4  
— 场追迹： v>S[}du  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 bm`x;M^M  
f&5'1tG  
2. 系统说明 `Ckx~'1M:  
|/!3N  
qGezmkNFm
 
CSu}_$wC#  
3. 建模&设计结果 Xo,}S\wcn  
p1}m_  
不同真实傅里叶透镜的结果： 3y9R1/!  
g$CWGB*%lm  
q-t
m`t*7  
9|('*  
4. 总结 jPum2U_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nogdOGo  
^/`W0kT  
 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+i~5B4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 S!Z2aFj  
0<^!<i(%  
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`^iR)%  
6 +2M$3_U  
应用示例详细内容 (-e*xM m  
}hoyjzv]L  
系统参数 #gQaNc?  
KO!.VxG]_  
1. 该应用实例的内容 ;kE
|Vx  
TAE@KSPvo  
[>MPM$9F-m  
()\=(n!J  
!Au@\/}  
2. 仿真任务 =#z8CFq[O  
JA<Hm.V#  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 sFrerv&0  
m,3H]  
3. 参数：准直输入光源 D# Gf.c  
z\F#td{r  
VMZUJ2Yj/&  
' 5F3,/r  
4. 参数：SLM透射函数 26K sP .-  
m ?)k&{I  
9$~a&lXO5  
5. 由理想系统到实际系统 P #PRzt  
/%F}vW(!  
g##yR/L  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 x 8_nLZ  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 *mVQN1  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 2d60o~E  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。
D\@)*"  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 S A\_U::T  
{0Jpf[.f  
Y<WA-d
YoF  
Tu[I84  

j=U^+jAn  
应用示例详细内容 s`
$YY_  
3ss0/\3P  
仿真&结果 t(.jJ>|+*  
J=`2{ 'l  
1. VirtualLab中SLM的仿真 X{BS]   
f [DZ  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 +N>z|T<  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ;x
|LB>.  
 为优化计算加入一个旋转平面 tso\bxiU  
]fdxpqz  
h(4&!x  
AK_,$'f  
2. 参数：双凸球面透镜 %8hx3N8>  
12TX_0  
yBYZ?gc  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ?`+G0
VT  
 由于对称形状，前后焦距一致。 %Mxc"% w  
 参数是对应波长532nm。 F`eo3z  
 透镜材料N-BK7。 Evy_I+l  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 p\G1O*Z  
QP~Iz*J'  
/V"6Q'D  
(/^dyG|X'  
LUfo@R  
{+CBThC  
3. 结果：双凸球面透镜 `#c36  
DPM4v7 S  
g><itA?  
 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。 i$jzn ga  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 u$Ty|NBjn  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Lyy:G9OV  
/$=<RUE  
mrGfu:r  
`7$Sga6M  
UPGS
/Xs]1  
4. 参数：优化球面透镜 M=t;t0  
<HXzcWQ$  
K4vOy_wT  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 mXK7y.9\  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 SFkB,)Z N  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ;4Wz0suf  
 透镜材料同样为N-BK7。 4OTrMT$y  
=EQaZ8k  
n>L24rL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (4Ha'uqz  
l",X  
'XP  
+&*Ybbhb  
5. 结果：优化的球面透镜 Rl[SqmnI)@  
YGsg0I't  
D&|HS!  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 3( o~|%  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 %Y-KjSs+l  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Rxl/)H[Lc"  
=j^wa')  
a?]~Sw"@  
()ZP=\L  
6. 参数：非球面透镜 )F3>  
\o<&s{6L  
|gwGCa+  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ,c6c=di  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 30<3DA_P  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 dCO7"/IHW  
L5n/eg:Q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ' )~G2Ys  
`^'0__<M  
@ev8"JZ1  
B]wfDUG  
$m
[*)0/  
7. 结果：非球面透镜 5.U4P<qS  
~^v*f  
Ur,{ZGm  
 生成期望的高帽光束形状。 n|Gw?@CU7  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ~M9&SDT/lB  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 evro]&N{  
8ps1Q2|  
:IRQouTf:,  
W&p f%?  
UdK+,k~m/  
8. 总结 G4{TJ,~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 EE,C@d!*k7  
i/aj;t
  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 JK^pb0ih  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3 adF) mh  
5@yBUwMSj  
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。 )vy_m_f&  
Wf>=^ ~`  
扩展阅读 #/o1D^  
O_^ uLp  
扩展阅读 .v[!_bk8C  
 开始视频 ku^0bq}BrH  
-     光路图介绍 Ie'iAY  
 该应用示例相关文件： /[=U$=uH  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 w(UZmZb}  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 tW=oAy  
OJ,Z  
&O|qx~(  
QQ：2987619807 R:Tv'I1-L