[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) r(p@{L185  
应用示例简述 4N_iHe5U  
1. 系统细节 RFT`r  
 光源 ?7\$zn)v#  
— 高斯激光束 :nn(Ndlz9  
 组件 MOIMW+n  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ITf4PxF  
— 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
4&wwmAp^  
 探测器 3\H0Nkubts  
— 视觉感知的仿真 a4x(lx&  
— 高帽，转换效率，信噪比 `c/mmS  
 建模/设计 >m4HCs>  
— 场追迹： yN9setw*,M  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 %Z{ 7*jtE  
3$h yV{  
2. 系统说明 pXl*`[0X#  
c-=z<:Kf  
D:fLQ8a  
K%3{a=1  
3. 建模&设计结果 V[avV*;3i  
-(l/.yE{X  
不同真实傅里叶透镜的结果： }J(o!2.  
5sguv^;C5  
^8{:RiN6e~  
;Ff5oo
L{  
4. 总结 7R=A]@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 G\/7V L  
'-vzQd@y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 gYW  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 U_ *K%h\m  
@{o3NR_  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 f~v@;/HL  
k8O%gO  
应用示例详细内容 !R3ZyZcX  
">!<OB  
系统参数 O%p+P<J  
??h4qJ  
1. 该应用实例的内容 )=6o,  
qN(,8P\90  
r>;6>ZMe  
d <Rv~F@  
QRAw#  
2. 仿真任务 ;}QM#5Xdt  
Y^9b>H\2  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Pef$-3aP>E  
[@`K
i  
3. 参数：准直输入光源 ^eY% T5K   
6*%E4#4  
#/2W RN1L  
 ];hK5  
4. 参数：SLM透射函数 _p,1m[&M  
H3Sfz'  

]n (:X  
5. 由理想系统到实际系统 >%Nqgn$V  
*;X,yEK[  
bZd)4  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 5_E,x  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^UiSezcI  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :?J0e4.]  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >w)A~ F<  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _0 $W;8X  
/d prs(*K  
Z9k"&F~u}  
5`Oaf\S  
jp viX#\S_  
应用示例详细内容 >cRE$d?  
e'L$g-;>4b  
仿真&结果 ^rIe"Kx  
o}VW%G"  
1. VirtualLab中SLM的仿真 3,$G?auW  
X9/]<Y<!  
 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)。 VVVw\|JB>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 7@l.ZECJ1  
 为优化计算加入一个旋转平面 0w<G)p~%n  
rIo)'L$
uU  
ZZ@1l
 
U1~6o"1H  
2. 参数：双凸球面透镜 8zWKKcf7t  
LG>lj$hO  
_tO:,%dL  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 XWNDpL`j5  
 由于对称形状，前后焦距一致。 d>r_a9 .u  
 参数是对应波长532nm。 6$_//  
 透镜材料N-BK7。 fqQ(EVpQ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 QZ^P2==x  


)7TuV"  
'X{J~fEI!  
Gp5[H}8
K  
/%9CR'%*c  
=!Ce#p?h,  
3. 结果：双凸球面透镜 "Z70 jkW[  
\V/;i.ng  
y`Km96Ui  
 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。 Hb|y`Ok  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 q>H f2
R  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 |\iJ6m;a  
/By`FW Y  
ed6eC8@  
?PSVVUq,Z  
[S#QGB19  
4. 参数：优化球面透镜 %jRqrICd  
t!JD]j>q
 
+PGtO9}B  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 @ - _lw  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 P@pJ^5Jf  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 bi 8Qbo4  
 透镜材料同样为N-BK7。
e~iPN.'1  
R}VEq gq  
o
A'LQ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )/_T`cN  
pXBlTZf  
[23F0-p  
 #:st>V_h  
5. 结果：优化的球面透镜 %L;;W,l$`)  
;&8  
'hn=X7  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 UxS@]YC  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 rbD}fUg  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 QYj8c]8f  
c[RkiV3  
ghu8Eg,Y  
lX*IEAc  
6. 参数：非球面透镜 :*0l*j  
0X'2d  
M);@XcS  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 f~{@(g&Gl  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 z0Bw+&^]}  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 pcl'!8&7  
s1| +LT,D  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {:m%n-  
5oP31  
qJ8@A}}8  
c
6"hk_  
S85}&\m&4  
7. 结果：非球面透镜 d5z?QI  
3+` <2TP  
ck"lX[d1  
 生成期望的高帽光束形状。 nC;2wQ6aO  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Jfs$VGZP;  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 @ a?^2X^  
%/r}_V(UN  
/y~ "n4CK~  
>lg-j-pV  
eGi[LJ)np  
8. 总结 t:?8I9d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 bw\a\/Dw  
PIxd'B*MF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &!E+l<.RF  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 f6d:5 X_  
[EX@I =?  
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。 8ezdU"  
6)B6c. 5o  
扩展阅读 ^Cm9[1p  
&&\HE7*  
扩展阅读 !qjIhZi  
 开始视频 B]xZ 4Y  
-     光路图介绍 zYW+Goz/C  
 该应用示例相关文件： OE4hGxG  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;[ag|YU$Y  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ~
VqDh*0  
I
2R" Y<  
r?l7_aBv3  
QQ：2987619807 snW=9b)m