[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) ,<@,gZru  
应用示例简述 4>4V-m\  
1. 系统细节 2J;kD2"!  
 光源 #puQi  
— 高斯激光束 `FA)om  
 组件 ^IX%dzM  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 VK2@2`$  
— 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 5vD3K!\u  
 探测器 o'C~~Vg).  
— 视觉感知的仿真 {y,nFxLq  
— 高帽，转换效率，信噪比 +I|Rk&  
 建模/设计 #^|| ]g/N  
— 场追迹： WD1
5pq l  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )|y#O
ZHR  
CifA,[l34  
2. 系统说明 z)4UMR#b&  
{(rf/:X!p  

EjWgaV  
zlH28V  
3. 建模&设计结果 j~Q}F|i8  
>M?H79fF2s  
不同真实傅里叶透镜的结果：
+7V=aNRlE  
m6b$Xyq[  
%'N$lF"]  
bb|}'
 
4. 总结 JC=dYP}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 bqSMDK  
-i#J[>=w{C  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 A9 U5,mOz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 pe|X@o  
^_@r.y]  
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。 NX?}{'f  
LU%#mY  
应用示例详细内容 -*?p F_*w  
HmvsYP66  
系统参数 .>}BNy  
jD
R')ascn  
1. 该应用实例的内容 _B)s=Snx  
G.E[6G3  
C 8N%X2R  
|2O')3p"9  
z&O#v9.NE|  
2. 仿真任务 w4UD/zO  
;_}~%-_ ~  
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%e1cI
 
;AKwx|I$g  
3. 参数：准直输入光源 alFNSRY  
FC{})|yh }  
j1/+\8Y
  
IroPx#s:i  
4. 参数：SLM透射函数 J,??x0GDx,  
bl=ku<}@  
vv+km+  
5. 由理想系统到实际系统 g0PT8]8  
}`9jH:q-Z  
Xh?4mKgu  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 58::h.:  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 XIKvH-0&  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 =~&VdPZ  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 H9U.lb  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 k)cP! %
z  
! D$Ooamq  
m^<p8KZ  
\/ErPi=g  
5Tedo~v  
应用示例详细内容 dN< ,%}R  
ZWS2q4/S  
仿真&结果 }AlYNEY  
\8e2?(@"k  
1. VirtualLab中SLM的仿真 )n>+m|IqY(  
7tRi"\[5  
 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)。 +"dv
7  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Jd_;@(Eg=  
 为优化计算加入一个旋转平面 Tg0CE60"  
0Qnd6mb  
{L].T#  
?^}_j vT  
2. 参数：双凸球面透镜 ?F_)-  
lNz]HiD  
FH8k'Hxg  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 O(c@PJem  
 由于对称形状，前后焦距一致。 z8"7u/4v{  
 参数是对应波长532nm。 xR?V,uV'$&  
 透镜材料N-BK7。 [*Uu#
9  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 y!~qbh[  
KnGTcoXg_  
Y1)
!lTG  
"j^MB)YD  
ml0*1Dw  
'RbQj}@x  
3. 结果：双凸球面透镜 [ *>AN7W  
6~xBi(m`  
s2REt$.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。 =n+ \\D  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 XK
S8K4"  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 pDl3!m  
F9a
^ED0l\  
Dd,2;#_  
*2e!M^K<  
|ZiC`Nt  
4. 参数：优化球面透镜 e#S0Fk)z  
l
6
3hLz  
jQ+sn/ROp  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 %\Wf^6Y^  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Zsx3/}  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =r9r~SR#  
 透镜材料同样为N-BK7。 &%mXYj3y5  
mbxbEqz  
!)pdamdA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 lz<]5T|  
h@ )  
\r{W  
]uQqn]+I!  
5. 结果：优化的球面透镜 =d)-Fd2li  
C\*4q8(  
~}"]&%Q{J  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 t0)<$At6J  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2%u;$pj  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 SF[FmN!^^  
)]htm&q5  
n, i'Dhzk  
.@F]Pht  
6. 参数：非球面透镜 3W_PE+:Kr  
Qf$|_&|  
&--ej|n  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 -
E4XIn  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 r^,<(pbd  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 kg
i>} %  
vVl; |  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .iD*>M:W  
oXXC@[??}N  
hC <O`|lF  
9f+>ix,ek*  
uxaYCa?  
7. 结果：非球面透镜 wU\s; dK  
VVP:w%yW  
/FP5`:PfL  
 生成期望的高帽光束形状。 n\z,/'d"  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Uyx!E4pl(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7R!5,Js+  
6/V3.UP-  
qqrq11W  
xg_Df,  
:j }fC8'  
8. 总结 6Htg5o|W  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 XxIHoX&  
YjOs}TD lx  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #n0Y6Pr  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3I\n_V<  
/zDi9W*~1  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 2owEw*5jl/  
W6H,6v  
扩展阅读 r$Co0!.  
B/~%h|
 
扩展阅读 ~vlype3/EF  
 开始视频 8{`?=&%6  
-     光路图介绍 %1}K""/  
 该应用示例相关文件： a<}#HfC;'  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 om?-WJI  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 =0uAE7q(9  
<S?ddp2  
]e.JNo  
QQ：2987619807 AL#4_]m'