[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) ENoGV;WG  
应用示例简述 Z+p'
3  
1. 系统细节 .VD:FFkW  
 光源 oU|yBs1  
— 高斯激光束 PMOyZ3  
 组件 0c{-$K}  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 lftT55Tki  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 XC*!=h*  
 探测器 #_(t46  
— 视觉感知的仿真 P5?M"j0/^  
— 高帽，转换效率，信噪比 z4!Y9  
 建模/设计 ,a6Oi=+>/U  
— 场追迹： d ,"L8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Fu%D2%V$/  
|$^a"Yd`9  
2. 系统说明 D MzDV_  
:
`Sd5b>  
!tuN_  
 b79z<D  
3. 建模&设计结果 XEX-NE"]  
`4Db( ~
  
不同真实傅里叶透镜的结果： xZE%Gf_U  
=|j~*6Hd  
5~!&x@  
pw, <0UhV  
4. 总结 [}*xxy   
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .\rJ|HpZ1J  
S\jIs[Dz  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -a+oQP]O  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 bVgmjt2&>  

6+.8nx:9X  
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。 5Sh.4A\  
-|cB7P  
应用示例详细内容 7g%.:H=  
(@(rz/H  
系统参数 'Dx_n7&=  
ZHN}:W/p  
1. 该应用实例的内容 e$Npo<u  
h*lU&8)m\  
QnMN8Q9  
$`'%1;y@  
p E56CM  
2. 仿真任务 sry`EkS  
)4O* D92  
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。 8|2I/#F}]  
(X|`|Y  
3. 参数：准直输入光源 XEpwk,8*g  
y9::m]s  
u.!<)VIJx  
R=m9[TgBm  
4. 参数：SLM透射函数 nq,P.~l
 
d{FD.eI0  
tj<0q<is  
5. 由理想系统到实际系统 U/j+\Kc~  
;)rs#T;$  
uc?`,;8{`  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Q<UKR|6  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 XKEbK\  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <x->
.R_  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 !fT3mI6u\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 -guVl4 V  
yS"; q  
^BN?iXQhN  
UEh-k"  
R) 'AI[la  
应用示例详细内容 X)^&5;\`  
R1/87eB
 
仿真&结果 s]@k,
%  
-)o0P\cTEt  
1. VirtualLab中SLM的仿真 #fkOm Y7X  
k_A 9gj1  
 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)。 F qH@iZ  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 'boAv%1_sa  
 为优化计算加入一个旋转平面 ]>"q>XgnI  
\*x=q20  
qE)G;Y<,1  
"PtOe[Xk  
2. 参数：双凸球面透镜 f^D4a
EU  
$/XR
/  
Yv7`5b{N.  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 r<XlIi  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ;=oGg%@aP  
 参数是对应波长532nm。 ;d{lvKk  
 透镜材料N-BK7。 Z`97=:W  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 oHj6
4fE9  
x}*Y =Xh  
+E-f  
5^GFN*poig  
(g 9G!I   
uom~,k$|  
3. 结果：双凸球面透镜 ,`nl";Zc  
.|Bmg6g*  
HZ.Jc"+M  
 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。 Q{))+'s2h  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ].,TSnb  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 y+D"LeCAad  
z6 A`/ jF}  
G?&T0  
YTo^Q&  
@Tl!A1y?  
4. 参数：优化球面透镜 #&jr9RB  
M_monj}Z  
y9'F D5\s  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 k3FpD=N  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $h|rd+},  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 {Vj25Gt  
 透镜材料同样为N-BK7。 t1h2ibO  
<1EmQ)B  
ok+-#~VTn  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 eODprFkt}
 
fqgm`4>  
`+go| 5N2  
eS{ xma  
5. 结果：优化的球面透镜 ;n-IpR#|  
FII>6c  
/|. |y S9  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 9v2(cpZ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 e2xqKG  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 !agtgS$qII  
F< #!83*%  
4{1.[##]o  
x# &ZGFr~  
6. 参数：非球面透镜 yt-F2Z&  
koizk&)  
.$,.w__m~  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 95G*i;E  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 }nW)+  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 cLD
-,v;c  
9u\&kQxqD  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^9Je8 @Yu  
}813.U  
`Y`QxU!d%  
H@8g 9;+  
sN `NZyG  
7. 结果：非球面透镜 FSvtiNW<  
;7]Q'N  
R{"7q:-  
 生成期望的高帽光束形状。 {=NHidi~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [-bT_X  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 )n[ oP%  
%joIe w]V3  
9N[vNg<n  
:_qgpE<  
&dV|~xA6N  
8. 总结 /?; 8F  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Q(}TN,N  
fi[c^e+IX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k_=~ObA$g  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fDdTs@)6  
tN5brf  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 rX%qWhiEJ  
1MV\ ^l_  
扩展阅读 kd9GHN;7  
"$Wi SR  
扩展阅读 jaAv_=93f  
 开始视频 !8|]R  
-     光路图介绍 2wWL]`(E  
 该应用示例相关文件： <N%8"o  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 GLe(?\Ug=  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 S!GjCog^J  
H>-?/H  
sq_N!  
QQ：2987619807 Bu'PDy~W,