[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) !W~QT}  
应用示例简述 7|Xe&o<n  
1. 系统细节 UoHd-  
 光源 7LfcF  
— 高斯激光束 Z&-tMa
i;  
 组件 cW; H!:&  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 G0Hs,B@5?  
— 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tVf wC_  
 探测器 2[ksi51y  
— 视觉感知的仿真 oPsK:GC`U  
— 高帽，转换效率，信噪比 *!w25t  
 建模/设计 Ev{MCu1!6  
— 场追迹： (n,N8k;  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 @y5=J`@=  
_$5@uL{n"^  
2. 系统说明 eIJ[0c b}  
ioWo ]  

modC6d%  
$it@>L8
  
3. 建模&设计结果 ^&MK42,\  
*7Xzht&f  
不同真实傅里叶透镜的结果： xG1?F_]  
T)~!mifX  
Y&5.9 s@'  
jM@?<1  
4. 总结 Im+7<3Z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 XhN{S]Wn  
7h`^N5H.q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 P$OUi!"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A?r^V2+j  
[~)x<=H8{  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 G|*G9nQ  
s4bv;W  
应用示例详细内容 uXpv*i{R  
R5ZIC4p  
系统参数 03_pwB)^  
,56;4)cv  
1. 该应用实例的内容 g YUTt  
E30Z`$cz:  
5gshKmt_  
Oyan9~  
En\Z#0,V  
2. 仿真任务 6.19g'{sB  
o0mJy'  
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。 ^1 ;BiQ  
!}t-j3bCs  
3. 参数：准直输入光源 2M&$Wuu.q  
Mq'IkSt'  

]]PE#DDg  
$DE&J4K  
4. 参数：SLM透射函数 `ET& VV  
#c:kCZt#  
``4?a7!!  
5. 由理想系统到实际系统 !iJipe5  
P)hi||[  
w & P&7  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "V}qf3qU  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 (f>M &..  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 bo>E"<  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 s[X B#)H4  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 r6 }_H?j  
6|#g+&[  
U&W"Ea=R/  
YPEnNt+  
N2FbrfNFa  
应用示例详细内容 VB"(9O]  
H1&RI4XC  
仿真&结果 _ZyT3P&  
0T9.M(  
1. VirtualLab中SLM的仿真 pkk4h2Ah  
-?fR|[\[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)。 W.[BPR  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 -N# #w=  
 为优化计算加入一个旋转平面 ^P$7A]!  
X<euD9?  
}-nU3{1  
$5A^'q  
2. 参数：双凸球面透镜 P }Te"Y  
2Y+:,ud\  
 }_%P6  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Qxq-Mpx{  
 由于对称形状，前后焦距一致。 E9$H nj+m  
 参数是对应波长532nm。 L~&" aF/b  
 透镜材料N-BK7。 eY}V9*.v  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Pa&4)OD  
j^EbO3  
28UVDG1?  
s MZ[d\  
^
yVl"/  
zP nC=h|g  
3. 结果：双凸球面透镜 S(t{&+Wc  
(/?R9T[V&^  
fM^<+o@  
 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。 z<<Tk.65  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0roCP=;  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 u-.L^!k  
4f {+pf^R  
LNiS`o\  
/gw Cwyo  
 AP w6  
4. 参数：优化球面透镜  `{}@@]  
( 3;`bvYH"  
 Zi4d]  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 l &Z(K,6  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 *Hu
np Y  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ug&92Hdvy3  
 透镜材料同样为N-BK7。 XA3s],Rk  
SdI1}&  
w~N-W8xNR  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _]o5R7[MQ  
X4
Xf2aXI  
o5 WW{)Q  
hk;bk?:m  
5. 结果：优化的球面透镜 784;]wdy\  
TQ'e  
qjLo&2)  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 sFElD ]|  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 m[8 @Unt  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 xa#gWIP*  
plXG[1;&G  
!01i%W'  
euZI`*0  
6. 参数：非球面透镜 ML=z<u+  
d?7BxYa
a  
5;Ia$lm=y  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 sykFSPy`'  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 {^m5#f 0"  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 61:9(*4~!F  
x'i0KF   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 
MaErx\  
P)1
EA;  
kl<g;3  
2AK}D%jfc  
kqf8=y  
7. 结果：非球面透镜 Fu##'#  
j38 6gL  
]l&'k23~p  
 生成期望的高帽光束形状。 =4>@8=JA  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 yVYkuO  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 z!Hx @){|  
X6kaL3L}  
!*bdG(pK  
^ItAW$T]F  
4J8Dh;a`  
8. 总结 :mp$\=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 NCDxcz;Gb  
"TFwHe3C4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 tN!Bvj:C[M  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Z= ik{/  
|j# ^@R  
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。 "tX7%(  
!NA`g7'  
扩展阅读 iNLDl~uU  
?*+1~m>  
扩展阅读 NWnWk  
 开始视频 fTgbF{?xh  
-     光路图介绍 3+zzi  
 该应用示例相关文件： 5rN7':(H!%  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 mu>] 9ZW  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 a7*COh  
zq=&4afOE  
e5L1er;6  
QQ：2987619807 8!4[#y<