[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) c(!{_+q"  
应用示例简述 ZN(@M@}  
1. 系统细节 8x<; AL|`  
 光源 <ApzcyC  
— 高斯激光束 JA^Y:@<{/  
 组件 V?Ye^-29  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 VW\
~
OH  
— 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 U~{sJwB  
 探测器  =uIeur  
— 视觉感知的仿真 }G[Qm2k  
— 高帽，转换效率，信噪比  .tRWL!  
 建模/设计 *'ex>4^  
— 场追迹： <*74t%AJ%  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 KN zm)O  
P/hIJV[  
2. 系统说明 v8o{3wJ  
,;-55|o\V  
 k/}E(_e  
twJ)h :!_y  
3. 建模&设计结果 /YH5s=  
0p'=Vel{}  
不同真实傅里叶透镜的结果： L&SlUXyt.c  
L;k9}HWpP  

`SO"F,  
S,TK;g
 
4. 总结 R} aHo0r  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 X3;|h93.a  
WD,iY_'7u^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ok&u4'<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 o w<.Dh  
~Fd<d[b?  
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。 6@@J>S>  
rN%aP-sa<  
应用示例详细内容 'X(G><R9  
AT4G]pT  
系统参数 VXtW{*{"  
<UcbBcW,  
1. 该应用实例的内容 #x;i R8^
  
@SV.F  
8P'zQ:#RV  
lnoK.Vk9,  
SMdQ,n1]  
2. 仿真任务 {qHf%
y&[  
REvY`   
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。 ?`%)3gx|  
%l7|+%M.{  
3. 参数：准直输入光源 C!8XFf8
e  
m# ]VdO'f  
J9 iQW  
FF"`F8-w>Z  
4. 参数：SLM透射函数 `kdP)lI `  
8UyYN$7V  
b{o%`B*  
5. 由理想系统到实际系统 UlN+  
Htf|VpzMb  
 D|[~Py  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Z?^~f}+  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 BtN@P23>k.  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 D d$ SQ  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Dog Tj  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4M&6q(389  
):lq}6J#  
9_mys}+  
<-:gaA`KM  
d?)
C} 2  
应用示例详细内容 )(|+z'  
(bk~,n_  
仿真&结果 #Cda8)jl(  
nZbfc;da  
1. VirtualLab中SLM的仿真 6jiz$x  
)kSE5|:pi  
 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)。  SoY=
  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 A7!=`yA$  
 为优化计算加入一个旋转平面 n)(E 0h  
-$#'  
IG1+_-H:  
(q!tI*}  
2. 参数：双凸球面透镜 , wT$L3  
_-^Lr /`G!  
p xrd D7  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 0
^Vc,\P?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ei>8{v&g  
 参数是对应波长532nm。 xG05OqKpE  
 透镜材料N-BK7。 gu[3L  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &>I4-D[  
g_\U-pzr  
);*A$C9RA  
ON{
&-  
d`U{-?N>  
>W= 0N(  
3. 结果：双凸球面透镜 2-9'zN0u  
,[rh7_  
~G!>2 +L  
 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。 $\xS~w  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ]~:9b[G2  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 f>Mg.9gJ(  
DS,"^K  
$2=-Q/lM  
)vB,eZq  
8}FZ1h2 4  
4. 参数：优化球面透镜
6>! ;g'k  
rAK}rNxI  
 R^Wed  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 2YD;Gb[8  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 2 w2JFdm  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 IG?044Y  
 透镜材料同样为N-BK7。 75j`3wzu  
:^+ aJ]  
N`7) 88>w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V45\.V  
Y4]USU!PA  
S&jZYq**  
A ^YHtJ  
5. 结果：优化的球面透镜 <QGf9{m  
Z}(,OZh  
d Ybb>rlu  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 X8uVet]D~  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 PT7L65  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 zfDxc3e  
@GzEhv  
(B@:0}>  
LOf0_g/  
6. 参数：非球面透镜 Z `FqC  
tL68
u[  
u|l]8T9L  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 >'4Bq*5>  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 |EuWzhNAO  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;0Yeo"-  
.!T]sX_P  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;EZ$8|  
Wpo:'?!(M^  
&K@2kq,  
LFHV~>d  
qy1$(3t$  
7. 结果：非球面透镜 = 8F/]8_  
\
; Io  
wykk</eQ.i  
 生成期望的高帽光束形状。 ~C6Qp`VF  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 LyM"  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Ky33h 0TX  
wehZ7eqm  
^v.~FFK  
g6:S"Em  
r'7>J:cy=  
8. 总结 m\~{l=jIS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^sxcBG  
au'Zjj/Ai5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 y=)Cid  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6]#pPk8[Z  
>]?!c5
=  
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。 T0xU}  
N
:Yjz^Jt  
扩展阅读 GaMiu!|,  
]9]cef=h#  
扩展阅读 '&{`^l/MH  
 开始视频 aW-'Jg=@H^  
-     光路图介绍 5}FPqyK"  
 该应用示例相关文件： 1Wzm51RU  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 AW;"` ].  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 1AoYG_  
W$=MuF7R  
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QQ：2987619807 )N!-g47o%#