[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) F3y9@dA]  
应用示例简述 .ODU
 
1. 系统细节 AgWa{.`f:  
 光源 (j%~u&+-  
— 高斯激光束 fJ=
0HNmX  
 组件 cb@?}(aFl  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 fZ6MSAh  
— 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 f- K+]aZ)  
 探测器 pf]xqhL  
— 视觉感知的仿真
[ZNtCnv  
— 高帽，转换效率，信噪比 DRSr%d  
 建模/设计 R#s)r  
— 场追迹： P:hBt\5B  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 4`lLf  
MH =%-S   
2. 系统说明 _no/F2>!/n  
,[N%Q#  
k6;?)~.  
TeMHm?1^  
3. 建模&设计结果 raW>xOivR  
J9..P&c\  
不同真实傅里叶透镜的结果： )~&CvJ  
! :Y:pu0  
#{6{TFx\  
uY{|szC^2  
4. 总结 }V'}E\\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 aJSO4W)P  
q?Cnav`DY  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 H!@kO]?n  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 _H9 MwJ  
UI0(=>L  
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。 ru'F6?d  
?'IP4z;y  
应用示例详细内容 EHSlK5bD,  
DMs,y{v  
系统参数 ajve~8/&  
q'+)t7!  
1. 该应用实例的内容 #9=Vg  
j SHk{T!J  
<c*FCblv  
 nI[os  
l\f*
d6o  
2. 仿真任务 &PL8|w  
3D6RLu
  
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。 r^2p*nr}  
yyR0]NzYUD  
3. 参数：准直输入光源 oph}5Krd)  
Ih@61>X.o*  
!zBhbmlKt  
]z;P9B3@&  
4. 参数：SLM透射函数 87=&^.~`  
}?lrU.@zg  
u+dLaVlLJ  
5. 由理想系统到实际系统 )z>|4@,  
3W V"U  
OwuE~K7b{  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Z~GL5]S  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 <xup'n^7C  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 +u.1 ;qF  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 j*d yp  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 6o^,@~:R  
x;w6na  
^0Zf,40  
'|ad_M  
>d@&2FTO  
应用示例详细内容 =NpYFKmMhV  
u^&A W$  
仿真&结果 r+'qd)  
XFg9P}"  
1. VirtualLab中SLM的仿真 8."]//V  
Cmu@4j&  
 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)。 ih)zG  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 w}L]X1#sF  
 为优化计算加入一个旋转平面 md=TjMaY  
1}S S+>`  
C,wL0Yj[  
hZdoc<  
2. 参数：双凸球面透镜 EJj.1/]|r  
Uq[>_"}  
,k.3|aZE  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 
czA5n  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :8I9\eet3  
 参数是对应波长532nm。 Q}`0W[a ~  
 透镜材料N-BK7。 LU \i0|i|  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 j_/>A=OD  
Ac96 [  
|rY1US)S  
y?rPlA_  
~Uj=^leYO  
yZ @"\Z!  
3. 结果：双凸球面透镜 \4&
fxe  
kh!FR u h  
Z|%_&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。 Bz^jw>1b  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 !6n_}I-W  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 VX].3=T8  
8H;t_B  
oNr-Q& C,  
 R(!s  
3("_Z%  
4. 参数：优化球面透镜 eS{!)j_^  
@u.58H& }R  
) dn(G@5  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 cq5jPZ}  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^b/ Z)3  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 g~ZvA(`  
 透镜材料同样为N-BK7。 >x/z7v?^I  
o#;b  
g
=39C
>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6TYY UM"&  

_?<|{O  
3?[dE<  
Y}x>t* I  
5. 结果：优化的球面透镜 !\"EFVH  
#G.ulX  
R_(tjkT  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 m/Oh\KlIl  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 }d&_q7L@@6  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ]"J~:{, d  
b+,';bW  
lAi6sPG)0  
N|1M1EBOu>  
6. 参数：非球面透镜 e_#._Pi  
9K
pa><  
h xSKG  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 =V-A@_^!c  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 mN~ci 0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Mx&&0#;r  
%kv0Wefs  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 XnDUa3  
|h-QP#]/  
3cFf#a#  
q_TRq:&.  
FQm`~rA~zt  
7. 结果：非球面透镜 9G9fDG#F\I  
ahuGq'  
SFO({w(  
 生成期望的高帽光束形状。 --PtZ]Z  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ?sab*$wG  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 esHg'8?U  
l%[EXZ  
'L 8n-TyL  
[OM7g'?S0  
? K;dp  
8. 总结 &7<TAo;O  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H
#@^R(  
M%Ji0v38  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @$lG@I,[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 O?)3VT*  
bW$J~ynM  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 K&bzDzd`  
iEd\6EZ  
扩展阅读 |y&*MTfV4L  
6""G,"B  
扩展阅读 O]lSWEe  
 开始视频 XaCX!Lr,  
-     光路图介绍 Q?e*4ba  
 该应用示例相关文件： 6`O.!
|)  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ^=T$&gD  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 gGr^@=;YC  
a&tSj35*6  
nTuJEFn{  
QQ：2987619807 E^QlJ8