[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) sQO>1bh  
应用示例简述 cM=_i{c  
1. 系统细节 ql_,U8Jw  
 光源 4B-+DH>{6  
— 高斯激光束 cu4|!s`#  
 组件 Lv-
M.  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 fs,>X!l+  
— 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 Co:Rg@i(F  
 探测器 ~AcjB(  
— 视觉感知的仿真 wqJ1^>TB  
— 高帽，转换效率，信噪比 &M#}?@!C  
 建模/设计 4BJw+EV8  
— 场追迹： or[!C%  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 %)y-BdSp.  

M{X; H'2  
2. 系统说明 3o_@3-Y%  
*>jJ<8!  
"]yfx@)_  
3Io7!:+  
3. 建模&设计结果 p$$0**p!`  
-g4 {:!*D  
不同真实傅里叶透镜的结果： r@G34QC+  
KWn.  
;@<e]Ft  
c,5y

H  
4. 总结 F7`[r9 $  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lkb,UL;V  
8q|T`ac+N  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 s 5F?m  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #mRT>]di`D  
g`41d  
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。  SB^xq  
K^c%$n:}+  
应用示例详细内容 kp,$ NfD  
i5czm?x  
系统参数 lR5k1J1n  
+wm%`N;v<  
1. 该应用实例的内容 Gi,4PD-ro  
1j!{?t?  
8/W2;>?wKc  
$6/CTQ  
Tuy5h5  
2. 仿真任务 o AM)<#U>  
o3oT
u  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 u
iaZ@  
gLWbd~  
3. 参数：准直输入光源 )/BbASO$)Z  
#9q ]jjH E  
G4J)o?:m@  
+{s -Fg  
4. 参数：SLM透射函数 2h`Tn{&1/  
.\"8H1I\T  
jJe?pT]o  
5. 由理想系统到实际系统 bfKF6  
Vv*](iM  
q'`LwAU}  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2@|,VN V6~  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 f SMy?8  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 N$P\$  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 F;Bq[V)R  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 &LHS<Nv^:  
A0H6}53, $  
`4a9<bG  
^NFL3v8  
jL:GP
}I=
 
应用示例详细内容 6~a4-5;>z  
$)VnHr `hy  
仿真&结果 HEe_K!_  
b}Xh|0`b+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 o}y(T07n  
T}Ve:S  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 *JiI>[  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 |}wT/3
>\  
 为优化计算加入一个旋转平面 Nt7z ]F`  
0G(|`xG1q  
F_nXsKem  
:rEZR`  
2. 参数：双凸球面透镜 OF O,5  
y`8jz,&.  
c2fw;)j&X  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 !Mj28  
 由于对称形状，前后焦距一致。 8Bx58$xRq  
 参数是对应波长532nm。 =!DpWVsQ  
 透镜材料N-BK7。 =s,}@iqNO4  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 -mG
 ,_}F  
P5&8^YV`N  
PyM59v  
'm.+S8  
|P7FP
mn  
%g~zEa-g  
3. 结果：双凸球面透镜 ?$ M:4mX  
aA'of>'ib|  
C(2kx4n  
 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。 - 9a4ej5  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 deCi\n  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 `pfRY!  
}gKJ~9Jg  
$ U-#woXa  
Mt&n|']`8  
5.QY{+k  
4. 参数：优化球面透镜 nRs:^Q~o  
E_Fm5zb?X  
?vQ:z{BO  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ?b\oM v5y  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 UvuAN:'  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 @x_0AkZU  
 透镜材料同样为N-BK7。 L)"
CE].  
iKG,"  
,6SzW+L7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yacN=]SW5  
Em(Okr,0  
FA{(gib@9  
&!B4v<#,U  
5. 结果：优化的球面透镜 uj+{ tc  
%<<JWoB  
1wBmDEhS  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ^ LVKXr  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 %]N|?9L"=  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 +NVXFjPC  
H{1'- wB  
P<=1OWC  
/ACau<U]t  
6. 参数：非球面透镜 ,>Dpt<  
@Y!B~  
YmLpGqNv  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 &FWz7O>1  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ey{p;;H  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 W#\{[o  
9(lcQuE9  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 $Ww.^ym  
?Cv([ ^Y.u  
hp@F\9j
 
fpJ%{z2  
Q;GcV&f;f  
7. 结果：非球面透镜  2.'hr/.  
S}qGf%  
m;!X{CV  
 生成期望的高帽光束形状。 ]d.e(yCuE  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 B_>r|^Vh  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 _}.WRFIJ@L  
C9*[/|T  
i!iG7X)qT  
3gtKD9RL:  
ll*Ez"  
8. 总结 V>c !V9w  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 yw{r:fy  
bmJdZD7-<k  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 B qLL]%F  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 gH*(1*  
XW~a4If  
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。 Y7;=\/SV  
x<PJ5G L  
扩展阅读
Pk=0pHH8q  
/4|_A {m{m  
扩展阅读 t:b}Mo0  
 开始视频 s"p\-Z  
-     光路图介绍 N?O^
"  
 该应用示例相关文件： &"7+k5O  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 N1"p ;czK  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 p3e=~{v*  
POf xN.  
a)I>Ns)  
QQ：2987619807 btBu[;