[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) eH1Y!&`  
应用示例简述 fxiq
,o0  
1. 系统细节 H[6d@m- Z  
 光源 JXvHsCd?  
— 高斯激光束 NGb`f-:jw  
 组件 9`vse>,-hg  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 (T`x-wTl  
— 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 sQt@B#;  
 探测器 dn5T7a~   
— 视觉感知的仿真 KXdls(ROP  
— 高帽，转换效率，信噪比 bg 7b!t1F  
 建模/设计 7G
PBn}{W  
— 场追迹： P3N f<  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 r4_ c~\jH  
r5F#q  
2. 系统说明 NP|U |zn  
Lp{l&-uQ  
ql_aDoj  
eJ?SLMLY  
3. 建模&设计结果 6:h!gY  
i>0bI^H  
不同真实傅里叶透镜的结果： QMkLAZ  
]bX.w/=  
irrQ$N}   
Fv(zql  
4. 总结 eBBh/=Zc  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )|2g#hH5  
0WYVt"|;}c  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )~!Gs/w6  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2"%d!"  
OZ7MpQ  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 II[qWs>RG[  
;1F3.ibE  
应用示例详细内容 i%-c/ lop  
'JRkS'ay  
系统参数 b%pLjvU  
HgG"9WBe%  
1. 该应用实例的内容 #mtlgK'  
)8P<ZtEU  
YMm Fpy  
kbOo;<X9A  
aIJ[K  
2. 仿真任务 ~9x$tb x-  
]Ub?Wo7F?  
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。 O^`Y>>a  
n {^D_S  
3. 参数：准直输入光源 -LQ%)'J ZN  
Z=wLNmH  
+}
*]9nG  
:@kSDy+*Q  
4. 参数：SLM透射函数 MbjH\XRB  
oSTGs@EK  
D(L%fK`+  
5. 由理想系统到实际系统 .K:>`~<)  
wYS
4#7  
`ZNzDr  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 LVO`+:  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 =y^N'1q  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |?{Zx&yUw  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 N"FQMxqm  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =[vT=sHz7  
uvZ|6cM  
kjjO<x?&*  
VxaJ[s3PQ&  
Pm V:J9  
应用示例详细内容 zq(AN<  
* 4
96"kU  
仿真&结果 _[IN9ZC2G  
5f}wQ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 aq[kKS`  
@K2q*d  
 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)。 FRX'"gIR0  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 M0n@?S  
 为优化计算加入一个旋转平面 N(&,+KJ)  
r1$ O<3\  
E}4R[6YD  
mWCY%o@  
2. 参数：双凸球面透镜 bi[vs|  
+>37'PD  
zJXU>'obe  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >*k3D&  
 由于对称形状，前后焦距一致。 } n_9d.  
 参数是对应波长532nm。 EXoT$Wt{$  
 透镜材料N-BK7。 VbJGyjx  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 q9F(8-J  
U")bvUIL  
:J}L| `U9  
2NqlE  
U(.Ln@sq  
O-5H7Kd-  
3. 结果：双凸球面透镜 SUHyg/|F  
d5UdRX]*  
bp;b;f>  
 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。 R\ <HR9r  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 mGwBbY+5n  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3|l+&LF!IC  
9;sebqC?  
7;0^r#:87#  
D$!(Iae  
{!Jw+LPv$$  
4. 参数：优化球面透镜 F@)wi0  
*oKc4S+  
0a ZplE,  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 +t,JCY6  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 H Y\-sl^  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 $wub
)^  
 透镜材料同样为N-BK7。 fu"#C}{  
QI.{M$,m~  
{D 9m//x  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 x?y)a9&Hm  
h/mmV:v  
w0q.cj@nd  
v&(PM{3o  
5. 结果：优化的球面透镜 V80g+)|  
T:q!>"5  
=hjff/ X  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -}AAA*P  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 dpxP  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ,W'`rCxJ  
f]jAa?d T&  
[daUtKz  
~Uz,%zU#3  
6. 参数：非球面透镜 [:&4Tp*C  
 ")q  
xRuAt/aC  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 {r yv7G  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 96fbMP+7R  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 fb0i6RC~&  
"eA4JL\%)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yM`J+tq  
>TK:&V  
+fBbW::R^  
lZCTthr\  
=aX;-
 
7. 结果：非球面透镜 k?zw4S  
r#M0X^4A  
P+tRxpz  
 生成期望的高帽光束形状。 wJ,l"bnq  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 VEj-%"\  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 4^/MDM@  
G~b/!clN  
C@3a/<6m  
"#Qqwsw7  
b*i_'k}*<g  
8. 总结
6jyS]($q  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Cak`}J 2  
<H03i"Z/S  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0eP7efy  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 v50w}w'  
$o2H#"  
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。 m?G@#[ l  
.dM4B'OA?  
扩展阅读 A/:^l%y,GZ  
g-)izPX  
扩展阅读 wl2P^Pj  
 开始视频 `>'%!E9G  
-     光路图介绍 G(joamfM  
 该应用示例相关文件： *L7&P46  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 jiw5>RNt  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 H%y!lR{c^D  
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)zn`qaHK@e  
QQ：2987619807 m/TjXA8_