[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) dU6LB+A  
应用示例简述 9eiBj  
1. 系统细节 c'";36y  
 光源 s.'\&B[  
— 高斯激光束 aUK4{F ;  
 组件 e6lOmgHn5  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 zF&UdS3  
— 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 *GP_ut%  
 探测器 RFY!o<   
— 视觉感知的仿真 YS~t d+*  
— 高帽，转换效率，信噪比 )H)Udhz  
 建模/设计
(JW?azU  
— 场追迹： ]0 RXo3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 RWCS u$  
RH]>>tJ^e  
2. 系统说明 ~qxXou,J  
?4e6w  
l-}5@D[  
z\>X[yNpA  
3. 建模&设计结果 $?AA"Nz  
NxO^VUD  
不同真实傅里叶透镜的结果： ^G
&D4uZ  
*)1Vs'!-  
0WE1}.J<  

W'h0Zg  
4. 总结 ^85n9a?8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 FJ8@b  

@jSb
MI  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FLI8r:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P
MhhPw]  
++DQS9b{  
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。 2BX GVo  
+'KE T,  
应用示例详细内容 S?\hbM]V-o  
heZy 66  
系统参数 \K~fRUo]=c  
NLZZMr  
1. 该应用实例的内容 U qw}4C/0  
dyiEK)$h  
s%[GQQ-N  
exO#>th1  
7[v@*/W@  
2. 仿真任务 dP7Vsa+  
92]ZiL?k  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 m+2`"1IE[  
ct4 [b|  
3. 参数：准直输入光源 %M#?cmt  
Fra>|;do  
<o!&Kk9  
GyAgPz  
4. 参数：SLM透射函数 xVkTRCh  
^qGA!_  
|4S?>e  
5. 由理想系统到实际系统
N&^xq_9&  
wK'!xH^  
n<<=sj$\!  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 T<+ht8&M8  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 \!JS7!+  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 qJ+52U|z  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 p&sK\
 
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 r}0C8(oq  

Va@6=U7c  
ur<eew@8@i  
7ec0Xh1  
AwXt @!(  
应用示例详细内容 Bug}^t{M  
z{pC7e5  
仿真&结果 Cb{A:\>Q{  
}\f(qw  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ^{*f3m/
 
xshArJ&A  
 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&7r:U  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 6b]1d04hT  
 为优化计算加入一个旋转平面 b-BM"~N'  
|ck ZyDA  
,9Z2cgXwJ  
q11QAx4p  
2. 参数：双凸球面透镜 UOWIiu  
Ni!;-,H+E  
vS$oT]-hKE  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 B)rr7B  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Wm)-zvNY;  
 参数是对应波长532nm。 p,w|=@=  
 透镜材料N-BK7。 hqs$yb  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 7a:*Y"f,~  
,](v?v.[4  
"*w)puD  
_,_8X7   
<AMb!?Obh  
QJ#u[hsMFp  
3. 结果：双凸球面透镜 "7kgez#Y  
'h^-t^:<>b  
-@ZzG uS(  
 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。 M|UxE/  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 3w/( /|0  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 @ /UOSU  
w%3Fg~Up  
Km)X_}|  
4=Tpi`  
e&$p-0DmT|  
4. 参数：优化球面透镜 >f\zCT%cf  
jCTy:q]  
b JfD\  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ^]$
$)(jw  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 .3{[_iTM  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 3P//H88LY  
 透镜材料同样为N-BK7。 dD
/t_ {h  
uxa=KM1H  
4%wq:y< )/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >`7OcjLg  
e'1 ^+*bU  
>|a\>UgC  
rIeM+h7Wn  
5. 结果：优化的球面透镜  3L%WVCB  
g/IH|Z=A  
\!^i;1h0c3  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 g4N%PV8  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 f49"pTw7  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .OmQ'  
NW{y%Z  
Z)m
X,=p  
P*pbwV#|  
6. 参数：非球面透镜 m@ i2#  
M^z=1YrMd  
=o
p`fn%  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 u4:\UC'  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Bv^+d\*1  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 p?Ed- S  
`#ul,%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ispkj'  
pT4qPta,2  
sNm,Fmuz:  
^:qD.h>&  
42fprt  
7. 结果：非球面透镜 aH%ZetLNJ  
#2\8?UPd  
Sv7 i! j  
 生成期望的高帽光束形状。 "YJ[$TG  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 s=MT,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 >;)2NrJV  
<eY%sFq,  
 ]nUR;8  
##H;Yb  
k({2yc#RD&  
8. 总结 eUt=n)*`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +UzXN
$73  
4E
2yH6l  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 YMT8p\#rp  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 t9.,/o,  
#+9rjq:v#]  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 %JQ~!3  
wa!zv^;N*  
扩展阅读 wX ,h<\7  
gmY/STN   
扩展阅读 9`B0fv Q&  
 开始视频 5G#$c'A{4  
-     光路图介绍 AYcgi  
 该应用示例相关文件： id^|\hDR  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 &y7
0  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 jyiFM5&  
e8,{|a  
5SUN.%y  
QQ：2987619807 il12T`a