[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) R1X9  
应用示例简述 $r9Sn  
1. 系统细节 j"/i+r{"E  
 光源 waW2$9O  
— 高斯激光束 :=^JHE{  
 组件 ^!1mChf  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 zO2Z\E'%.  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 x\!Qe\lE  
 探测器 ge[f/"u  
— 视觉感知的仿真 JMpjiB,A}  
— 高帽，转换效率，信噪比 YQiTx)_  
 建模/设计 f5Zx:g  
— 场追迹： Z6X?M&-Lz  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 kh 17  
N|T%cdh:/  
2. 系统说明 oKiBnj5J  
2IqsBK`  
MVH^["AeR  
c{6!}0Q4  
3. 建模&设计结果 h2!We#  
@X"p"3V  
不同真实傅里叶透镜的结果： =g2;sM/  
I)]wi%  
6YQ&+4  
%?y
?rt  
4. 总结 ]&qujH^Dd*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pA+W 8v#*  
%w,  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 uY,&lX+!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &|IY=$-  
)Rn}4)9!iT  
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。 0ho+Y@8  
sYiegX`1c  
应用示例详细内容 *]p]mzc  
( N~[sf?&  
系统参数 d90B15]gv  
YL=?Nk/  
1. 该应用实例的内容 wZ,9~P7  
QSW62]=vV  
"?EA G  
_0 USe  
"Git@%80  
2. 仿真任务 0"kNn5  
PtCwr)B,  
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。 V{O,O,*  
G7DEavtr  
3. 参数：准直输入光源 T/V8&'^i  
s@E"EWp0  
{^1GHU  
KRf$VbuL  
4. 参数：SLM透射函数 :Oo(w%BD]  
@>_`g=  
WQ<J<$$uu  
5. 由理想系统到实际系统 VJS|H!CH  
j~(rG^T  
j` 9pZAF  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 {j+w|;dZF  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 o>WH;EBL  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 )
dbi  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 3<1Uq3Pa  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 n
s9iTU)  
P&V,x`<Z  
p3`'i  
:[m;#b  
XL>cTM  
应用示例详细内容 x'{L%c>L  
M2(+}gv;7p  
仿真&结果 3XYCtp8  
 `@b+'L  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ZWQrG'$?o8  
f ."bq43(  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 sWP5=t(i+9  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 V~tq _  
 为优化计算加入一个旋转平面 !5wm9I!5^  
K4YpE}]u  
^&MMtWR  
ya0L8`q  
2. 参数：双凸球面透镜 vcy}ZqWBO  
;t{Ew+s  
^6bU4bA  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Q"n*`#Yt'  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Jp=eh  
 参数是对应波长532nm。 OW-[#r  
 透镜材料N-BK7。 Q0i.gEwe  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 `9n%Dy<  
<UOx>=h  
U8KB@E  
NK2Kw{c"iI  
M>VT$!Lx  
EYtf>D  
3. 结果：双凸球面透镜 Gkv<)}G  
"5"6mw?  
G.OAzA13!t  
 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。 1Y
:lFGoe  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 l)< '1dqe  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 CpNnywDRwU  
U~n>k<`sr  
~F[}*%iR  

tfW/Mf  
19Xc0ez  
4. 参数：优化球面透镜 r!N)pt<g  
CB{
%~  
l2QO\O I9m  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 h@}KBK  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 j/`-x  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 rVgz+'rFD[  
 透镜材料同样为N-BK7。 x%ju(B>  
_-eF &D  
8d|omqe~P  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 99w;Q 2k  
eL3HX _2(  
2?9 FFlX  
83~ Gu[  
5. 结果：优化的球面透镜 c Q:.V  
qR^KvAEQSo  
z/6/   
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 PPSf8-MLW  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 X~|P  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 v-M3/*  
hbRDM'  
T\ZWKx*#  
c`}-i6  
6. 参数：非球面透镜 S`HshYlE q  
8 #fzL7  
$Y.Z>I;  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 4lhoA  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 gdkl,z3N3  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 wv0d"PKTS  
jiQJ{yY  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,_;+H*H>
"  
'zCJ
K~x`x  
"D0:Y(\  
I{Hl2?CnI,  
EN6a? }5  
7. 结果：非球面透镜 !T;*F%G9  
4np,"^c  
,0+%ji^V  
 生成期望的高帽光束形状。 "Y0:Y?Vz"  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 L".Qf|b*  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,FRFH8p  
PhBdm'  

x/D"a|  
qj*IKS  
> w:+nG/r  
8. 总结 v,t;!u,40  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 W:D'k^u  
@V{s'V   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 AZ' "M{wiI  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 cpz'upVOZ  
n5CjwLgu\b  
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。 ~Wy&xs ZH  
E^uau=F  
扩展阅读 .w5#V|  
vzD3_ ?D  
扩展阅读 {TT@Mkz_QC  
 开始视频 )6mx\t  
-     光路图介绍 '5xf?0@s.  
 该应用示例相关文件： lF-;h{   
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 !z@QoD  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 _22;hnG<iy  
ga0>J_  
{Ic~}>w  
QQ：2987619807 H|8vW