[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) /dg?6XT/  
应用示例简述 5
5.2UN  
1. 系统细节 -E6av|c,F  
 光源 ]8}2  
— 高斯激光束 ,_(=w.F   
 组件 NvIg,@}  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 rG~W=!bj  
— 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 \9p.I?=  
 探测器 (@*|[wN  
— 视觉感知的仿真 zP0<4E$M`  
— 高帽，转换效率，信噪比 X1P1 $RdkR  
 建模/设计 w{T$3F`@9  
— 场追迹： J&'*N:d  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 w)S 4Xi=  
f2gh|p
`  
2. 系统说明 :9(kU  
3C!|!N1Hn  
AaB1H7r-  
lGp:rw`
 
3. 建模&设计结果 1&e8vVN  
y_[VhZ%  
不同真实傅里叶透镜的结果： <HJLs+C  
;8vB7|54.  
R&t2   
\ CcVk"/  
4. 总结 d!<>Fh^6,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 c %Y*XJ'  
1r.2bL*~jw  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 r%=a:GdAg  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 L=Aj+  
]g9SUFM  
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。 "&D0Sd@[?  
Gl{'a
1  
应用示例详细内容 V]Ccj\Oi  
,ynN801\m  
系统参数 o-_,l J7o^  
w_`;Mn%p  
1. 该应用实例的内容 r`FTiPD.C  
n3V$Xtxw  
. &}x[~g  
d<ES  
`xv Uq\  
2. 仿真任务 Rj
P]8tH&  
7?k3jDK  
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。 V3*@n*"N;  
aW|=|K  
3. 参数：准直输入光源 j3w~2q"r  
%CQa8<q  
dQH8s  
q2B'R   
4. 参数：SLM透射函数 c+ZdfdR  
T^d<vH  
Wn;%B].I  
5. 由理想系统到实际系统 SI6?b1;-:F  
/P[u vO  
\[]BB5)8  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;H%'K  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &u"mFweS  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 lv.h?"Ml  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。
=Ldf#8J  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 %T<c8w}dP  
r#ADxqkaV  
 874j9ky[  
ri3*~?k00  
I`@>v%0  
应用示例详细内容 ):=8w.yC  
IwbV+mWQ  
仿真&结果 k?3mFWc  
FDBNKQV  
1. VirtualLab中SLM的仿真 lnMU5[g{  
A#pH$s  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 g:c?%J  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 J~
@W":v  
 为优化计算加入一个旋转平面 {RsdI=%  
7S=]@*  
Wa?\W&  
)cOBP}j+  
2. 参数：双凸球面透镜 VD,g3B p  
|l|$Q;  
j~Ci*'*L  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 /8dRql-Ne  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ms&5Bq+9  
 参数是对应波长532nm。 - sq=|  
 透镜材料N-BK7。 !YM:?%B  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 2B6y1"B  
gz:US77  
&ML-\aSal  
^#h ;
bX#  
M6Ik'r"M  
{>ghX_m|  
3. 结果：双凸球面透镜 [w FK!?  
W$D:mw7  
70R_O&f-k  
 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。 ,k:>Z&:  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ^m.%FIwR  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 8RZqoQDH  
FYg{IKg  
T!&VT;   
\3rgwbF  

?%>S5,f_  
4. 参数：优化球面透镜 >T14 J'\  
L1SZutWD?  
o8A(Cg}  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 "GxQ9=Z  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。  </Dv?  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 gHH[QLD=I  
 透镜材料同样为N-BK7。 ?O#"x{Pk  
*u
>[  
_^0UK|[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0e'@Xo2e  
UQT=URS  
M"OCwBTU  
=#I/x=
L:  
5. 结果：优化的球面透镜 +'g~3A-G  
.k5&C/jv  
)*BG-nM u  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 p"Di;3!y!  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 SUoUXh^!w  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 #.@D}7y5  
:RXzqC  
gF|u%_y-qt  
EHq?yj;  
6. 参数：非球面透镜 2B=BRVtSs  
5q}7#{A  
Ch&2{ng  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 $)jf  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 q+9c81b  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 $r(9'm}W  
7}fT7tsN  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 S1*xM  
u5
P2*  
K@!Gs'Op  
to] ~$~Q|>  
\2 `|eo  
7. 结果：非球面透镜 lM%3 ?~?Q&  
E*UE?4FSw|  
H')8p;~{}  
 生成期望的高帽光束形状。 =iWn T  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ;<K#h9#*7  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 oMb@)7
 
WP?AQD  
yT C+5_7  
K!|J/W  
TDW\
n  
8. 总结 PCiwQ4~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 AbOF
/g)C  
lD1m<AC  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 qL!pDZk  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {} Zqaf  
y-a
3  
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。 |Y;[)s =q  
"l-R|>6~  
扩展阅读 p']o
y;t  
0-IL@Di`F  
扩展阅读 I73=PfS:m  
 开始视频 t|}}#Z!I[f  
-     光路图介绍 WKONK;U+7  
 该应用示例相关文件： :Mnl1;oh  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 j4]y(AA  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @@#h-k%k-  
yz^Rm2$f9  
L
<ET"&b;4  
QQ：2987619807 ze#r/j;sw