[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) _iV]_\0W2  
应用示例简述 UVQ7L9%?f  
1. 系统细节 /JkC+7H4  
 光源 cV{o?3<:B  
— 高斯激光束 kwpK1R4zs  
 组件 "Wo,'8{v  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Z\}K{#   
— 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 U}k9 Py  
 探测器 \ZU1Jb1c  
— 视觉感知的仿真 Q'O[R+YT ,  
— 高帽，转换效率，信噪比 QPtGdd  
 建模/设计 sarq`%zrk  
— 场追迹： %zk$}}ti.  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 !> }.~[M  
r.ZF_^y}+  
2. 系统说明 0tg8~H3yy  
e]=lKxFh&l  
!V2/A1?  
:>Rv!x`  
3. 建模&设计结果 9o*,P,j'}  
jh2t9SI~  
不同真实傅里叶透镜的结果： 9}a_:hAy/  
G6@M&u5RT  
uVyGk~  
G)v #+4  
4. 总结 kHw_ S-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
Jc&y9]  
';Zi@f"  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 w@JKl5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4lhw3,5  
evkH05+;W  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 D%6;^^WyUx  
)9l^O  
应用示例详细内容 6`vC1PK^  
EI!6MC)  
系统参数 ]e.JNo  
AL#4_]m'  
1. 该应用实例的内容 `\Hf]b  
w2_bd7Wp<  
\%^%wXfp  
;22oY>w  
{pM?5"MMJ  
2. 仿真任务 =] *.ZH#h  
gUyR_5q)8l  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 2^8%>,  
b#7{{@H  
3. 参数：准直输入光源 ys 5&PZg*  
aaD;jxT&M|  
5j~$Mj`  
da)NK!  
4. 参数：SLM透射函数 >4t+:Ut:  
OS8q( 2z?s  
_h}kp\sps  
5. 由理想系统到实际系统 e=O,B8)_  
yX~v-N!X  
S)DnPjN{  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 M(/r%-D  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 /7gOSwY  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 j~*L~7  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 b0oMs=uBn  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 XQw>EZdj_N  
N<~ku<nAU  
"~'b
 
nqLA}u4IM  
JQ"U4GVp  
应用示例详细内容 i':C)7  
fkac_X$7  
仿真&结果 `]%|f  
-Z's@'*  
1. VirtualLab中SLM的仿真 thhwN A  
-\C!I
 
 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)。 jYKor7KTqT  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 1YH+d0UGn  
 为优化计算加入一个旋转平面 <i,U )Tt^C  
U*)8G  
9Q"'"b*?z  
NX}<*
b/  
2. 参数：双凸球面透镜 o_~eg8  
{E@Lft-  
13>0OKg`#
 
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 5k.oW=  
 由于对称形状，前后焦距一致。 jbAx;Xt'=M  
 参数是对应波长532nm。 .X;3,D[w  
 透镜材料N-BK7。 >6?__v]9G  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Ig f&l`\  
#?S^kM-0  
o7$'cn  
.nVa[B|.  
`7r@a  
R#I0|;q4|p  
3. 结果：双凸球面透镜 \pVXimam  
<_-hRbS  
NGbG4-w-  
 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。 |AozR ~  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 rogT~G}q  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 %4gg@
Z9  
2I,^YWR  
Hhcpp7cr'  
85LAY
aw  
E S//
  
4. 参数：优化球面透镜 r/u A.Aou^  
N u<_}  
I+tb[*X+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 r2,.abo  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 U`2e{>'4t  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 xwq+j "  
 透镜材料同样为N-BK7。 .N ,3od@  
f}9zgWU  
?j"KV_
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 PoxK{Y  
xe^Gs]fm  
*GL/aEI<$  
vH :LQ!2  
5. 结果：优化的球面透镜 %H]ptH5  
@`q:IIgW  
K<>oa[B9  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 B><d9d  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 YQj2  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 a,k>Q`  
)b)-ZS7  
XAF+0 x!  
&L'Dqew,*  
6. 参数：非球面透镜 zh8nc%X{  
Y 0d<~*  
W3MJr&p  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 snobT Q  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 S[PE$tYT#t  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,$s8GAmq  
ChGYTn`X   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _`&m\Qe>  
m qMHL2~  
bk;?9%TW  
tX_R_]v3  
%A1o.{H  
7. 结果：非球面透镜 ~*z% e*EL  
C~2F9Pg  
Enum/O5  
 生成期望的高帽光束形状。 Q(wx nm  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }$SavB#SBP  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 <
$J>9k  
v%+:/m1  
D$ dfNiCH  
RP[{4Q8  
e2s]{obf  
8. 总结 +6HVhoxU#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^o3"#r{:+  
a{^m-fSaR"  
 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
$e[u Er  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6#7Lm) g8  
I,>-tGK  
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。 G_bG  
*|%@6I(  
扩展阅读 _aGOb;h  
$PTP/^  
扩展阅读 p>RNPrT  
 开始视频 eKE#Yr d=x  
-     光路图介绍 ,k )w6)  
 该应用示例相关文件： iU$] {c2;A  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 re/@D@%  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 }()5"QB  
Ktb\ bw  
0^I|ut4  
QQ：2987619807 ~$Tkn_w#