[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) zN@} #Hk  
应用示例简述 3`.7
<f`  
1. 系统细节 ReI/]#
Us  
 光源 /8g^T")  
— 高斯激光束
)Es"LP]  
 组件 -VTkG]{`Ir  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7cO n9fIE  
— 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 JS
W}*HR  
 探测器 M&Uj^K1  
— 视觉感知的仿真 @$c\dvO  
— 高帽，转换效率，信噪比
}'/`2!lY  
 建模/设计 be-~\@  
— 场追迹： lM{ +!-G,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 q
X   
&8_gRP  
2. 系统说明 ;)e2@'Agl  
9;Ox;;w  
Upd3-2kr&J  
h!ZV8yMc  
3. 建模&设计结果 d'$T4yA  
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Z]  
不同真实傅里叶透镜的结果： ,@3$X=),E  
C@W"yYt  
YY!6/5*/]  
#w-xBM @  
4. 总结 aZ'Lx:)R  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 mB9r3[  
EC8b=B<DE  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [7S} g  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 r*_ZJ*h[  
Z%Zd2 v  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 #x3ujJ  
'-b*EZU8t  
应用示例详细内容  S"$m]  
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系统参数 Yf~{I-|`q  
Ej>g.vp8I  
1. 该应用实例的内容 m"jV}@agX  
R&';Oro  
Gz[fG  
x61U[/r  
<xC#@OZ  
2. 仿真任务 HcV"X,7S  
5N*Ux4M  
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。 dwd:6.J(  
?6jkI2w  
3. 参数：准直输入光源 ~\3kx]^10  
@wC5 g 4E  
3UQ;X**F  
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0  
4. 参数：SLM透射函数 -!L"'
)  
z7Eg5rm|QZ  
&0(  
5. 由理想系统到实际系统 9>rPe1iv  
VZ](uFBY  
!o+_T?  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 @b~fIW_3>  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。
<u:WlaS  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 'fNKlPMv4D  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 F.=Bnw/-  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 a~!G%})'a  
-,{-bi  
^ Dt#$Z  
Z)xaJGbw  
4[-*~C|W5  
应用示例详细内容 $gM8{.!  
J@ktyd(P  
仿真&结果 IMl!,(6;  
Iu*^xn  
1. VirtualLab中SLM的仿真 {; >Q.OX@  
13&0rLS  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 gxMfu?zk"  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 dk<XzO~g  
 为优化计算加入一个旋转平面 t/PlcV_M"  
\VFHHi:I  
eDZ8w  
<ExZ:ip  
2. 参数：双凸球面透镜 V@QK  
iTg;7~1pY  
~E^,=4  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 N#_GJSG_|  
 由于对称形状，前后焦距一致。 5rV((  
 参数是对应波长532nm。 ulJX1I=|p  
 透镜材料N-BK7。 \Ro^*4B  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 R?EASc!b  
79yd&5#e?  
b4""|P?L  
fn/7wO$!  
S"hTE7`  
tDCw-  
3. 结果：双凸球面透镜 d@3
}U6,  
EK$Kee}~
 
;u(Du-Os!  
 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。 ?`Y\)'}  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 }/,CbKi,+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 02k4N%  
DF{Qw@P!  
Q!FLR>8  
l@hjP1o  
M8b4NF_&  
4. 参数：优化球面透镜 Zf>^4_x3P  
rBN)a"  
^:jN3@Q%  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 io3yLIy,  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 L~^*u_U]  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 <_./SC  
 透镜材料同样为N-BK7。 tB'V  
oiX"Lz{  
Q\3 Z|%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 U\?g*  
!"TZ:"VZU  
9OfFM9(:  
X+n`qiwq  
5. 结果：优化的球面透镜 N6[i{;K@N{  
a/uo}[Y  
%AnW~v  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -)y%~Zn  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 D=)f )-u'  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 '?yCq$&  
H2-28XG
c  
te4= S  
gX?n4Csy'  
6. 参数：非球面透镜 G8Y+w  
0X(]7b&~R  
^aRgMuU  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 7CB#YP?E  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 8)\M:s~7&  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 `4CWE_k  
dy>|cj  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ; W7Y2Md  
/MOnNnV  
%E27.$E_  
Ld|V^9h1;  
! qJI'+_  
7. 结果：非球面透镜 |H ;+1  
G7* h{nE  
ER{3,0U  
 生成期望的高帽光束形状。 T_OF7?  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 r5/R5G
a^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 y^FOsr  
\`,xgC9K  
(5uJZ!m  
*N/hc  
qA/bg  
8. 总结 ?4)v`*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1ZKzumF  
q3'o|pp  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /axTh  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1=Ilej1  
3,.% s  
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。 ]i8c\UV\  
M'1HA  
扩展阅读 nb@"?<L!  
27#8dV?  
扩展阅读 C 7nKk/r
 
 开始视频 }&G]0hCT!  
-     光路图介绍 ]X" / y
An  
 该应用示例相关文件： iY.eJlfH  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 }BN\/;<A  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 _qTpy)+  
@PcCiGZ  
Qp!Y.YnPd_  
QQ：2987619807 Xi~9&ed#$i