[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) Z$ Fh4  
应用示例简述 !MSz%QcO  
1. 系统细节 ~Z!xS  
 光源 A)Wp W M  
— 高斯激光束 nud,ag  
 组件 pg1o@^OuL  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 TS^(<+'  
— 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 %Qgo0  
 探测器 4-^
|e  
— 视觉感知的仿真 k!H;(B"s-  
— 高帽，转换效率，信噪比 C(Ujx=G+3  
 建模/设计 @+h2R  
— 场追迹： QDYS}{A:V  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 QMea2q|3$  
8+{WH/}y8  
2. 系统说明 ^)<>5.%1''  
[X0Wfb}{  
0kS[`a(}J  
B;XFPQ#b  
3. 建模&设计结果 (C*G)Aj7  
pXL_`=3Q  
不同真实傅里叶透镜的结果： M>P-0IC  
E@^`B9;Q7  
;Xg6'yxJ  
KT~J@];Fb  
4. 总结 kU$P?RD
  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5<w"iqZ\?N  
A\ds0dUE  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "(5A5>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fqZqPcT
0  
#qWa[k
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。 fp|!LU  
/1:`?% ,2  
应用示例详细内容 Iz,a Hrq  
*X+T>SKL  
系统参数 XKN`{h-@  
7\@[e, ^9  
1. 该应用实例的内容 G`!#k!&r  
}C!N$8d,  
?&EPZqI  
B;9X{"  
KGdL1~  
2. 仿真任务 <\!+J\YTA  
%>`0hk88  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 LL|$M;S  
+Wh0Of  
3. 参数：准直输入光源 O&!>C7  
TV\21  
5jD2%"YUV  
s<Pk[7`*  
4. 参数：SLM透射函数 -'3~Y 2#  
o#gb+[  
r7o63]  
5. 由理想系统到实际系统 8X!^ 2B}J  
KZUB{
Y^)  
{rQ6IV3=  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 w^EAk(77  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 U1G"T(;s:  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 5xX*68]%  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 0G ^73Z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 &+;z`A'|8  
wZ/Zc} .  
*t.L` G  
Jj4!O3\I  
{\9vW; '  
应用示例详细内容 f{MXH&d 1\  
pe$" nUy|  
仿真&结果 XcB!9AIO  
{jO:9O@  
1. VirtualLab中SLM的仿真 V`qHNM/t  
d?^bCf+<  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 4<g,L;pUU  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 )!J0e-T-8O  
 为优化计算加入一个旋转平面 m
lc0XDS%  
H!mNHY_fA  
SE/GT:}  
NwbB\Wl  
2. 参数：双凸球面透镜 kSoa'  
.si!`?K%[  
b$\3Y'":  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 5:v"^"Sz  
 由于对称形状，前后焦距一致。 E+-ahvk  
 参数是对应波长532nm。 %_C!3kKv~  
 透镜材料N-BK7。 GyQu?`  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 _tDSG]  
:E'uV"j%  
$'Z\'<k[  
s{x{/Bp(KK  
w:%3]2c  
I?c "\Fe  
3. 结果：双凸球面透镜 +EG?8L,z  
O2./?Ye  
L5$r<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。 TpXbJ]o9  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 uj#bK 7  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 :k9n 9  

Ve\^(9n  
{`~uBz+dJq  
<Vucr   
%GS^=Qr  
4. 参数：优化球面透镜 n
v>|,&;  
B>sSl1opI  
2\Bt~;EIx  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 1_$ybftS  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 pIcvsd  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 trD-qi  
 透镜材料同样为N-BK7。 USBU?WDt  
j"g[qF/*  
RMJq9a  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 > Q[L,I  
!Ab4'4f  
qQ\&]  
x[XN;W&  
5. 结果：优化的球面透镜 O*% 1   
XL!\Lx  
NQb!?w  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 l0AVyA4RFV  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 sXe=4`O  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 7i(U?\A;.  
@~WSWlQW  
~Q<h,P  
7nr+X Os  
6. 参数：非球面透镜 )Pr*\<Cld  
xF|P6GXg  
\X&LrneR"t  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ^\|Hz\"*  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Y\#+-E  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 X{2))t%  
Py?E
A*(d#  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 
QN!.~>  
Th"0Cc)  
:yPA6O 4  
MZ9{*y[z  
U9N1)3/u  
7. 结果：非球面透镜 ^)-* Ubzz  
WEX6I16  
E<=h6Ha  
 生成期望的高帽光束形状。 jGV+ ~a  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 eAkC-Fm  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 tzl`|UwF  
`bXP )$  
Fh)`A5#  
5Z (1&  
x[%z \  
8. 总结 w?u4-GT  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 X0G Mly  
f9`F~6$  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 N%3 G\|~Q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^uG^XY&ItC  
J})#43P  
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。 BgPwIK x  
Xgq-r $O2X  
扩展阅读 ;;6e t/8  
e-@=QI^,  
扩展阅读 >$^v@jf  
 开始视频 JI&ik_k3  
-     光路图介绍 {u7%Z}<0  
 该应用示例相关文件： P1\:hh  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 /Q|guJx  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 W.nQYH  
Z.!tp  
ry99R|/d1  
QQ：2987619807 Z:TW{:lrI