[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) ^=ikxZyO  
应用示例简述 -*EJj>x  
1. 系统细节 UgP5^3F2  
 光源 LHz{*`22q  
— 高斯激光束 I2dt#  
 组件 l;2bBx7vW  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 <O WPG,  
— 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 w-2]69$k  
 探测器 pd6d(  
— 视觉感知的仿真 `uU@(  
— 高帽，转换效率，信噪比 ObCwWj^qO  
 建模/设计 r?Vob}'Pt]  
— 场追迹： ax<0grK  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Dt?Fs  
01Aa.i^d(  
2. 系统说明 ^c5(MR7LD  
Nl+2m4  
!qR(Rn  
)Mok$  
3. 建模&设计结果 Q,$x6YwE  
1/n3qJyx2}  
不同真实傅里叶透镜的结果： ZjcJYtD  
uO6_lOT9n  
Cw_<t  
)fa  
4. 总结 y.nw6.`MR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Gc'HF"w  
x83XJFPWL  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FKQnz/
 
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 I#0.72:[  
@dXf_2Tv=  
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。 W1
OGN4`C  
@l?%]%v|  
应用示例详细内容 +k>v^sz  
=4I361oMf  
系统参数 v/.2Z(sZ  
8,R]R=  
1. 该应用实例的内容 D>mLSh  
p|((r?{  
'L,rJ =M3  
IV*}w"r  
J kA~Ol  
2. 仿真任务 H [v~  
z TK  
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。 "7l}X{b  
w+}dm^X  
3. 参数：准直输入光源 1w5nBVC*$V  
UJZa1p@L  
e\h:==f  
t5_`q(:  
4. 参数：SLM透射函数 f`cz@  
XBc+_=)$  
}YjSv^  
5. 由理想系统到实际系统 ]}B&-Yp  
=19]a  
,&k
5Qq  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;)kBJ @  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 sJD"u4#y  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 " JRlj  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 J7xZo=@k  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /i"EVN`t  
F^\v`l,  
KGJB.<Be  
M$GD8|*e  
6R<%.-qr  
应用示例详细内容 \-B>']:R4  
N\0Sq-.  
仿真&结果 *be+x RY  
E|6|m8  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Oe#k|  
Vs"Z9p$U  
 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)。 qM`SN4C  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 C }[u[)  
 为优化计算加入一个旋转平面 ZDb`]c4(  
(lm/S_U$  
zbnQ
CLs  
K{iY
p4pU  
2. 参数：双凸球面透镜 qq/Cn4fN8  
 :DD4BY  
Nr)(&c8  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 O+yR+aXr'8  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ,^[s4 =3X?  
 参数是对应波长532nm。 _#+9)*A  
 透镜材料N-BK7。 I2 Kb.`'!  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 *Dn{MD7,M  
AE$)RhY`  
|EApKxaKD  
Ns $PS\  
UOY1^wY  
D3Mce|t^  
3. 结果：双凸球面透镜 WX[ycm8  
%`TLs^  
nGf@zJDb  
 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。 3_-#
 
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ^"f  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 1@ina`!1O  
XC$~!  
NanU%#&  
?R+$4;iy  
0eLK9u3<  
4. 参数：优化球面透镜 7-LeJRB
 
Xu$*ZJ5w  
UOu&sg*o2B  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ; YRZg|Zw  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 MnQ_]cC  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 1
Y`MJ\9  
 透镜材料同样为N-BK7。 Z/x1?{z  
HI?>]zz|  
e,BJD>N ?  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 HfF$>Z'kM  
V O
X>Sl  
-bE|FFU  
1-n
0"lP~4  
5. 结果：优化的球面透镜 e'6?iLpy  
:Ls36E8f=  
L_~G`Rb3  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 c~ SI"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 {)y4Qp  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 5Zov<+kE  
"f3>20}  
c1^3lgPv  
u"%fz8v  
6. 参数：非球面透镜
m"DMa  
#&Ee5xM=  
j{=%~  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 *}J_STM  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ke0W?  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 W@tLT[}CG  
|?>h$'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :wZZ 1qa  
D.!4i.)8}  
2R!W5gs1<  
`+uXL9
mo  
4Bn+L,}.  
7. 结果：非球面透镜 U`Zn*O~/
 
,&-[$,  
4Q>F4v`  
 生成期望的高帽光束形状。 &<V~s/n=6?  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 mAzW'Q4D  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 (0+m&, z  
F\I^d]#,[  
z-DpLV  
\a!<^|C&  
d1
-p];&  
8. 总结 ry0 =N^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 D\R^*k@V  
,3j7Y5v  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 =X*E
(.6Ip  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0u_'(Z-^2  
)sHPIxHI  
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。 zCrcCr  
{@A2jk\  
扩展阅读 O^#u%
/  
UL%ihWq  
扩展阅读 @-}]~|<  
 开始视频 yKJ^hv"#  
-     光路图介绍 wk#QQDV3|0  
 该应用示例相关文件： u W T[6R  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;j=1 oW  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @XmkIm  
_HsvF[\[  
bed+Ur&  
QQ：2987619807 UZra'+Wb