[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) PHA-9\jC{  
应用示例简述 ;S0Kh"A  
1. 系统细节 [V'QrcCF  
 光源 +dA,P\  
— 高斯激光束 SS`qJZ|w  
 组件 `(A5f71MfM  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 E9?phD  
— 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 ?(*t@ {k  
 探测器 >5s6u`\  
— 视觉感知的仿真 FnJ?C&xK  
— 高帽，转换效率，信噪比 bAKiq}xG%i  
 建模/设计 2z\zh[(w  
— 场追迹： U=hlu  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ^c:Fy+fb  
s w39\urf  
2. 系统说明 ~QvqG{bFB  
[]a[v%PkG  
aK`@6F,]j  
G$ _yy:  
3. 建模&设计结果 dnV[ P  
DJgTA]$&  
不同真实傅里叶透镜的结果： lA>DS#_  
)_/5*Ly@  

Sz H"  
]4;PR("aU  
4. 总结 @+atBmt  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 
A:7k+4  
wywQ<n  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 wdUBg*X8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 L%>n>w  
!S&L*OH,  
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。 5]M>8ll  
o] mD
"3_  
应用示例详细内容 QtvYv!  
a{{g<<H  
系统参数 P-ri=E}>  
B<C*  
1. 该应用实例的内容 Duc#$YfGm  
* S=\
l@EW  
H,N)4;F<c  
rXA*NeA3v  
/4xki_}  
2. 仿真任务 SRDXfkoI  
r#xg#uoj  
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。 5Hcf;P7  
,=l7:n  
3. 参数：准直输入光源 ;vt8R=T  
%;.;>Y(-  
!qX_I db\  
}#X8@  
4. 参数：SLM透射函数 e^ v.)  
6ND`l5  
qL,tYJ<m%  
5. 由理想系统到实际系统 !"eIV@7  
W3iZ|[E;  
OK\A</8r  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 sP ls zC[  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 H"qOSf{  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 yz0zFfiX  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Yot?=T};3{  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 R58-wUto  
'Y]mOD^p  
)HX|S-qRU=  
TC<@e<-%Sq  
1AU#%wIEP  
应用示例详细内容 R+Y4|  
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仿真&结果 ?:w1je7  
);FJx~b  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ",!1m7[wF  
J9=m]R8T  
 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)。 9]e V?yoA8  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 X,LD   
 为优化计算加入一个旋转平面 8
O Soel  
w+N> h;j  
s M+WkN}{  
Aj0Tfdxy  
2. 参数：双凸球面透镜 Q9Q|lO  
og0*Nt+  
f"St&q>[s  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 $#]]K  
 由于对称形状，前后焦距一致。 7PkJ-JBA  
 参数是对应波长532nm。 Mb]rY>B4  
 透镜材料N-BK7。 qM.bF&&Go  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 lv]hTH 4T  
<A# l 35  
0C>%LJ8r  
&-m
X ,  
!tp1:'KG  
8KRba4[  
3. 结果：双凸球面透镜 Jej` ;I  
J.8IwN1E  
L@gWzC~?Q  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ##4GK08!  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0$-xw  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 W>O~-2  
#H0dZ.$b0  
k70|'*Kh  
zSFDUZ]A3  
J2^'Xj_V  
4. 参数：优化球面透镜 3}/&w\$  
CXC`sPY  
rs~wv('  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 'Tc]KXD6  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 &0`) Q
 
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 [B|MlrZ  
 透镜材料同样为N-BK7。 EbdfV-E  
*Q,0W:~-  
7R\oj
8[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .<Zy|1 4  
[AW" D3  
1u6^z  
qu-/"w<3$  
5. 结果：优化的球面透镜 DrO2y  
+mp@b942*  
9F*+YG!  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 )'4k|@8|  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Mv6-|O  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 TEaJG9RU>v  
IzpZwx^3''  
1Tm
^  
/=gOa\k|p  
6. 参数：非球面透镜 G 8V,  
oDU ;E  
z d-Tv`L#  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 LH@j8YB5u  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 >b]S3[Q(  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 wy}k1E'M  
x*Y@Q?`>5W  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4'LB7}WG  
)-`;1ca)s  
b%S62(qP  
1hziXC0WY  
'FS?a  
7. 结果：非球面透镜 :=[XW?L%x  
}~Af/  

&T}''  
 生成期望的高帽光束形状。 sn?]n~z  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 WuZ/C_  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ~mR'Q-hi<  
LK@l
pkX  
Ix(><#P  
f0BdXsV#g  
*Otg*,\  
8. 总结 {Pc<u gfl  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ZE/o?4k*c1  
^tCd L@$AS  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 P'O#I}Dmw<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 = hN !;7G  
Qx'`PNU9\  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 C(K; zo*S(  
xQ'2BA
Ea  
扩展阅读 P:N1#|g  
HuVJ\%.  
扩展阅读 s$a09x  
 开始视频 U_{Ux2  
-     光路图介绍 MG{YrX)oi  
 该应用示例相关文件： "^1L'4'S  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 `Ps:d^8*P  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 "&%#!2  
@S7sr-  
$&2UTczp  
QQ：2987619807 Vo"RO$%ow*