[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) kEh\@x[  
应用示例简述 J'2 Yrn  
1. 系统细节 g_PP9S_?  
 光源 xc'uCbH  
— 高斯激光束 Qu/f>tJN;  
 组件 f@9XSZ<.71  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 A'}!'1
  
— 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 }X])05
5S  
 探测器 lO9Ixhf~iu  
— 视觉感知的仿真 D\ZH1C!d  
— 高帽，转换效率，信噪比 RwK6u-u#9  
 建模/设计 1fJ~Wp @1  
— 场追迹： _"H\,7E  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ?~sNu k  
ADxje%!1O  
2. 系统说明 e7n0=U0  
1foG*  
US's`Ehx  
}#~E-N3x  
3. 建模&设计结果 3GL?&(eU;  
t

pzh  
不同真实傅里叶透镜的结果： p4\s
KF8-  
*\+oe+3  
REcKfJTj  
1W.oRD&8j/  
4. 总结 >sAaLR4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9I5AYa?  
>^W6'Q$P<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Pdh`Gu1:3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &&jQ4@m}j  
FP y}Wc*UA  
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。 GM8>u
 O  
$\k)Y(&  
应用示例详细内容 W}7U
h b  
q$H@W.f  
系统参数 eC 2~&:$L  
>X[:(m'  
1. 该应用实例的内容 2S:B%cj9m  
V\n!?1{kdF  
W! |_ hL  
$6ucz'  
n0K+/}m  
2. 仿真任务 \Lbwfd=  
rHybP6C<  
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。 &eO.h%@  
j)nE!GKD(  
3. 参数：准直输入光源 4QPHT#eqX  
} nIYNeP?D  
a
WvC-vZk  
<JXHg,Q  
4. 参数：SLM透射函数 Xmb##:  
>pol
'=  
]f`UflMO8  
5. 由理想系统到实际系统 Z,-TMtM7  
~U]%>Zf  
qauvwAMuX  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 <Nloh+n=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。  SN}3  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 U5
F1m]gFr  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 G7GKO  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 c8_,S[W  
#K`[XA  
_ Fk^lDI-  
$QT% -9&  
@C('kUX~!  
应用示例详细内容 z0YL,  
:.{d,)G  
仿真&结果 1xsJz^%V  
LF(S"Of  
1. VirtualLab中SLM的仿真 +,T}x+D  
|1<B(iB'{/  
 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)。 $j!:ET'V  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ^"uD:f)  
 为优化计算加入一个旋转平面 !af;5F  
}`2+`w%uZ  
tqt~F2u  
>*|Eyv_  
2. 参数：双凸球面透镜 %X\Rfn0J"  
}\A0g}  
_?$')P|  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 D-m%eP.  
 由于对称形状，前后焦距一致。 )wEXCXr!  
 参数是对应波长532nm。 v9gaRqi8  
 透镜材料N-BK7。 tPw7zFy6r  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 h-m0Ro?6  
y#O/Xw  
M%!j\}2A  
20A:,pMb  
{=Py|N\\t  
%u Dd#+{  
3. 结果：双凸球面透镜 D [v225  
!l9#a{#6l  
)Dcee@/7S  
 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。 xKT;1(Mk  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 k?Zcv*[)D+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。  =wl0  
$ Fy)+<  
COH.`Tv{*  
nXh<+
7  
u b@'(
*  
4. 参数：优化球面透镜 /pGx!  
0U2dNLc  
X`]>J5  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 j{m{hVa  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 LH
~ t5  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 tK\$LZ  
 透镜材料同样为N-BK7。 :yOJL [x  
5YiBPB")  
,`$2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2%pe.stQ  
S2=x,c$  
RS7J~Q  
?Xp+5{  
5. 结果：优化的球面透镜 )VG_Y9;Xk:  
Sh<A936/E  
6U]"i
 
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 u/`x@u  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 JNA_*3'  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 EOGz;:b&  
=mxj2>,&  
oIKuo~  
h*mKS -TC  
6. 参数：非球面透镜 z)*\njYe  
O(T6Y80pU  

3TKl  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 {5T:7*J  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 6 c-9[-Px  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &Qv%~dvW  
ZD8E+]+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Nw3IDy~T  
j)jt&Gg'  
+AOpB L
'  
:-b-)*TC;  
>DR/lBtL  
7. 结果：非球面透镜 2-wgbC5  
35SL*zS@-
 
3,@|kN<  
 生成期望的高帽光束形状。 =ZARJ40L  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 CWE^:k
r6  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 X*M--*0q'  
yL3F  
z`|E0~{-  
/oU$TaB>(  
tkhEjTZ  
8. 总结 )B Xl|V,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 V8z*mn
D  
aDX4}`u  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 dcN4N5r  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Dzw>[   
2{)<Df@  
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。 R #m1Aa  
;:ocU?  
扩展阅读 x>[ gShAV!  
?*U:=|
  
扩展阅读 4_vJ_H-mO,  
 开始视频 !%G;t$U=M  
-     光路图介绍 <``krPi  
 该应用示例相关文件： yTU'voE.|  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 x@<!#d+  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 BlfW~l'mx  
?B:],aztf  
lJBZ0  
QQ：2987619807 ;UWp0d%