[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_An>X6  
应用示例简述 Sa?~t3*H  
1. 系统细节 UDIac;vT  
 光源 9*GL@_c  
— 高斯激光束 9m<X-B&P  
 组件 Vp- n(Z  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 S>/I?(J  
— 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 (P]^8qc  
 探测器 : L6-{9$  
— 视觉感知的仿真 n:}MULy;  
— 高帽，转换效率，信噪比 @&am!+z  
 建模/设计 1s^$oi}  
— 场追迹： ^)eessZ  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Gaw,1Ow!`2  
3rXL0&3w%  
2. 系统说明 mCEKEX  
xX/Qoq (}i  
|-cALQ  
'|dKg"Yl  
3. 建模&设计结果 rRA_'t;uK  
!0d9<SVC  
不同真实傅里叶透镜的结果： ek+8hnkh  
`Tm8TZd66  
W~W?<%@  
`*uuB;  
4. 总结 ~gzpX,{n  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nKZRq&~^E  
cwDD(j  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 V,"AG  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 FZ}C;yUPD  
$fU/9jTa  
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。 sDh6 Uk  
x""Mxn]gD  
应用示例详细内容 *}Ae9  
]i_):@  
系统参数 -*]9Ma<wa  
j:vD9sdQ  
1. 该应用实例的内容 !513rNO  
*{4{<O<4  
JOE{&^j  
9g^./k\8%  
< 8W:ij.`  
2. 仿真任务 hc4`'r;  
'!|E+P-  
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。 "b+3 &i|  
[/2@=Uh-  
3. 参数：准直输入光源 OM"T)4z  
}O-%kl  
iM-hWhU  
p%M(G#gOgP  
4. 参数：SLM透射函数 G){1`gAhNJ  
^Qb!k/$3y  
zDQ\PZ~  
5. 由理想系统到实际系统 tIp\MXkTQ&  
h19.b:JT  
jWb\"0)  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,~68~_)  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?_h#>  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 V[2<ha[n>  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 CB7R{~ $  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 m`4j|5  
^/RM;
`h0  
!C)>  
*IfIRR>3l(  
(UiH3Q9C]%  
应用示例详细内容 t+Tg@~K2[>  
#$ raUNr  
仿真&结果 B2+_F"<;  
Jut'xA2Dr  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Z;> aW;Wt  
(V|q\XS  
 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)。 ,?skJ  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 C&MqUj"]  
 为优化计算加入一个旋转平面 Q,LWZw~"  
7*8nUq  
&wWGZ~T  
XzR
WY\x  
2. 参数：双凸球面透镜 $F'~^2  
dIh(~KqB  
N7|W.(  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 74!JPOpQH  
 由于对称形状，前后焦距一致。  kc/H  
 参数是对应波长532nm。 %L,,  
 透镜材料N-BK7。 
tYxlM!  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Ra,on&OP`*  
^ZZ@!Udy  
="Pyw
Z  
#T#FUI1p  
~d
1RD  
!7Q

.w/|=  
3. 结果：双凸球面透镜 vf'jz
`Z  
\V7x3*nA  
p<.!::*%(  
 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。 ^|axtVhMO  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ZkG##Jp\>  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 o0v m?CL#  
rEyMSLN  
lu(Omds+  
)9P  
e}@J?tJK.L  
4. 参数：优化球面透镜 @!tmUme1c  
,wy:RVv@e  
@n y{.s+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 bJu,R-f  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 A}+r;Y8[h  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 T%b^|="@  
 透镜材料同样为N-BK7。 @o.i2iG  
?q8g<-?  
 6}ewBAq%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |[t=.dK%  
Lgw@y!Llij  
iw6M3g#  
x~I1(l7r  
5. 结果：优化的球面透镜 '<jp.sZQ  
_25]>D$  
trA `l/  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Tl{r D(D  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 81 Not  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ^,r;/c9A8  
-&^(T  
tg4&j$  
)%W2XvG  
6. 参数：非球面透镜 /60=N`i  
d:ajD  
W..>Ny;'3  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 t$Ji{t-  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 um4zLsd#v  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 :Gk~FRA|  
^Rh~+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 S`-IQ,*}  
>I;#BE3  
9Ei#t FMc  
MO+0]uh:  
.=<pU k 3G  
7. 结果：非球面透镜 BuO J0$  
e=$xn3)McY  
h(K4AiGE  
 生成期望的高帽光束形状。 |#,W3Ik(l  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 |W[rywxx  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 z{_Vn(Kg  
D*b|(Oi  
a,\u|T:g  
k18V4ATE]  
?XrTZ{5'  
8. 总结 vCr$miZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )^xmy6k  
5Wjp_^!e  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;hp; Rd  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tV%\Jk),  
e;\c=J,eE  
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。 Qc/J"<Lx  
<T9m.:l  
扩展阅读 Unk+@$E&  
N_}Im>;!  
扩展阅读 7t/SZm  
 开始视频 ^DJU99   
-     光路图介绍 Ee| y[y,  
 该应用示例相关文件： SpQ6A]M gm  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 =v;@w$#  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 $9$NX/P  
S}yb
~uc,  
W{2y*yqY  
QQ：2987619807 ZmF32Ir