[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) -U>y  
应用示例简述 ]W/>Ldv  
1. 系统细节 Or8kp/d  
 光源
L0L2Ns  
— 高斯激光束 $5N
KFJc  
 组件 g
v|"OlB  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Xh F_]  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 :Wc_Utt  
 探测器 |0g{"}%  
— 视觉感知的仿真 p$Hi[upy  
— 高帽，转换效率，信噪比 Y]Vq\]m\  
 建模/设计 \F{:5,Du)  
— 场追迹： wP<07t[-g  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 @}&_Dvf  
eM2|c3/  
2. 系统说明 T]9m:zX9s  
v+xB7w  
wMWW=$h#\  
P6\6?am  
3. 建模&设计结果 Yf}xwpuLk  
,6{iT,~@8  
不同真实傅里叶透镜的结果： <CZgQ\Mt  
sILSey5`  
,[e\cnq[  
%S \8.  
4. 总结 %%JMb=!%2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 oyvKag  
tU:EN;H  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 kXrlSaIc  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 y >+mc7n  
mbxbEqz  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ba@ctkCW  
KzV 2MO-$  
应用示例详细内容 ypdT&5Mqb!  
NxA)@9Q  
系统参数 _S`o1^Ad  
mJ}opy!{;  
1. 该应用实例的内容 @t*t+Vqw  
&JP-O60  
Ig6T g ?  
1:M@&1LYp  
CAD@XZSh  
2. 仿真任务 4 %W:  
T'H::^9:E  
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。 N?P%-/7  
{{yZ@>o6  
3. 参数：准直输入光源 Qf$|_&|  
O"G >wv  
0#cy=*E  
'#/G,%m<!i  
4. 参数：SLM透射函数 alq%H}FF  
\S~Vx!9w  
ACq7dLys,B  
5. 由理想系统到实际系统 36.N>G,  
6CbxuzYer  
:'iYxhM.V  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 'T<iHV&  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 A:l@_*C..  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 jPZa
D>!  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ^vilgg~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 L;Z0
`mdz  
#~O b)q|  
\p{5D`HY  
svf|\p>]H  
6GPp>X  
应用示例详细内容 G uQ=gN  
*^%Q0mU[  
仿真&结果 DwHF[]v'  
4;`oUt'.  
1. VirtualLab中SLM的仿真 3I\n_V<  
/zDi9W*~1  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 U-/{0zB  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0sca4G0{  
 为优化计算加入一个旋转平面
R218(8S  
'R`tLN  
r%:+$aIt  
)WT>@  
2. 参数：双凸球面透镜 #jA[9gWI  
b2b?hA'k  
h.O$]:N  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ,C%eBna4Iq  
 由于对称形状，前后焦距一致。 26T"XW'_  
 参数是对应波长532nm。 ib{-A&  
 透镜材料N-BK7。 D?XM,l+  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 [ i#zP  
^WBuMCe  
;JZS^Wa  
#Zrlp.M4  
P) 3mX.(}  
J{^RkGF  
3. 结果：双凸球面透镜 \+aC"#+0  
2^i(gaXUQ  
y WV#Up  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Jgnhn>dHe  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 23~Sjr  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 @E:,lA  
-D6exTxh"  
sc,Xw:YO  
_h}kp\sps  
e=O,B8)_  
4. 参数：优化球面透镜 " Hd|7F'u=  
+\v?d&.f0  
xyI}y(CN1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ^o7;c[E`  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 O)vp~@|  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 w*R$o
 
 透镜材料同样为N-BK7。 eq UME  
0jEL<TgC  
nqLA}u4IM  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 JQ"U4GVp  
i':C)7  
qgfi\/$6  
eUg~)m5G  
5. 结果：优化的球面透镜 i[ mEi|  
~?(N  
R=jI?p  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 yj\Nk
h  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 I'LnI*  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 x)@G;nZ  
)==Jfn y  
-,U3fts  
rW=Z>1  
6. 参数：非球面透镜 9g<7i  
d@qsdYu-*  
S_Wrw z  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 P?k0zwOlBl  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 OynXkH]0T+  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 /{&t
Y:;m  
,k;^G>< =  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;5)P6S.D  
aeD;5VV  
.
4E&/w+  
t;}:waZD  
f.9SB  
7. 结果：非球面透镜 7Ve1]) u  
xU4 +|d  
k=jk`c{<[  
 生成期望的高帽光束形状。 6}!#;@D~
 
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 e7sp =I,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 2%_vXo=I  
'!eKTC>  
p"KFJ  
BW$"`T@c6~  
MB~=f[cUnd  
8. 总结 !*7vFl  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v
wxXgk  
ci?qT
,&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 md"!33 @  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *=V~YF:Qb  
AHXSt  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 _I:/ZF5  
=\H!GT  
扩展阅读 mjW8Q\D  
{?:X8&Sf  
扩展阅读 H}hiT/+$  
 开始视频  J4fi'  
-     光路图介绍 2#c<\s|C  
 该应用示例相关文件： ^c9t'V`IWQ  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 m}7iTDJR9  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 \1^^\G>H5  
BRgXr  
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QQ：2987619807 hoK>~:;