[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) s~X+*@.  
应用示例简述 a5 *2h{i  
1. 系统细节 A2^\q>_#  
 光源 )64@2~4y  
— 高斯激光束 a-y+@#;2_  
 组件 "-_fv5jL  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 L}GC<D:  
— 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 vQ<90ZxqB  
 探测器 $4-$pL6"  
— 视觉感知的仿真 0MV>"aV  
— 高帽，转换效率，信噪比 L{:9Cx!F  
 建模/设计 ##KBifU"  
— 场追迹： 0- ><q  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 "@evXql3`  
|4 v0:ETb$  
2. 系统说明 ANvRi+ _  
y'FS/=u>0  
1<+2kBuY  

A"`foI$0  
3. 建模&设计结果 pp.6Ex (R  
m1n.g4Z&*  
不同真实傅里叶透镜的结果： s?zAP O8Sz  
(&&4J{`W9  
*J$=.fF1  
PpV'F[|,r  
4. 总结 \2nUa ;  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1h
>yu3O  
.udv"?!z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Q s.pGi0W  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "+\lws  
SaC d0. h  
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。 vgD {qg@  
#BJG9DFP4`  
应用示例详细内容 :,WtR  
U
`,0]"Qk  
系统参数 \|]Z8t7  
kgy:Q'  
1. 该应用实例的内容 XGJj3-eW{  
klQC2drS  
n"+[ :w4  
k4,BNJt'Z  
0ge$ p,  
2. 仿真任务 z>jUR,!GT  
WZazJ=27}  
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。 on0]vEE  
WJNl5^  
3. 参数：准直输入光源 +zrAG24q  
XQ%?  
s"9`s_p`d  
Y7#-Fra0W  
4. 参数：SLM透射函数 O:T
lIJwW  
|fxA|/s[<  
6lkl7zm  
5. 由理想系统到实际系统 ~zil/P8  
5nTY ?<x`k  
<EPj$::  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 %uJ<M-@r=u  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^zEwA  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 KBXK0zWh7  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 2H/Z_+\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 y_*PQZ$c<  
W?0 lV5/  
!>BZ6gn5  
t<T[h2Wd  
D'L'#/hK  
应用示例详细内容 AS E91T~  
{o!KhF:[  
仿真&结果 /&CmO>^e  
c1$ngH0  
1. VirtualLab中SLM的仿真 b !%hH  
cTD!B% x  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 4|mD*o  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 gXonF'  
 为优化计算加入一个旋转平面 oY1';&BO9  
28/ ADZ  
>$
NDv  
/n5F(5<  
2. 参数：双凸球面透镜 %VzKqh  
\A#1y\ok  
nSF``pp+  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 WVmq% ,
7  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ZAJp%  
 参数是对应波长532nm。 -+7uy.@cS  
 透镜材料N-BK7。 A a=u+  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 L7= Q<D<  
!).}u,*'no  
Rl
qQ  
-b9;5eS!  
UPc<gB  
/,MJq#@K  
3. 结果：双凸球面透镜 c&X{dJWD  
jn%
!AH  
UK$ms~H  
 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。 Yly@ww9t|  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 K,6b3kk  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 @*0cMO;SpG  

pG34Qw  
e
w;ur?  
}w/;){gu  
b{d4xU8'  
4. 参数：优化球面透镜 d{3@h+zL  
'Q =7/dY3I  
}<>~sy  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 /^$UhX9v  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 tV_t6x_.  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 yf?h#G%24  
 透镜材料同样为N-BK7。 HxBm~Lcqy  
|.F  
d\H&dkpH  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^A][)*SZ  
i\4hR?  
q;fKcblKj  
OFGsjYLw  
5. 结果：优化的球面透镜 FYb34LY  
TDg@Tg0  
Zes+/.sA}]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 2>]a)  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 c(U  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $55U+)C<  
c{>uqPTY  
)jCo%P/  
4D$;KokZ  
6. 参数：非球面透镜 )-Ej5'iHr  
sowd`I~  
9Ew7A(BG_3  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 6AvHavA^Y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 >S1)YKgz  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 `gpQW~*R-;  
hH
->%*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 R8
-^RvG  
.lBgp=!  
.6m "'m0;  
^*&X~8@)  
dI*'!wK  
7. 结果：非球面透镜 [EY`am8[  
2$ !D* <  
R0;efD  
 生成期望的高帽光束形状。 x|0:P sE  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 b?Pj< tA  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 spQLG_o,J  
{SZ% Xbo  
D6~+Y~R  
'4OcZ/oI  
~:lKS;PRuK  
8. 总结 Cs@ +r  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0rokR&Y-d  
pi5GxDA]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \OC6M` /  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0IT@V5Gdj  
3+xy4G@L  
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。 y^Vw`-e  
DjC
x~@  
扩展阅读 p T[gdhc  
_M,lQ~  
扩展阅读 ?0<w  
 开始视频 `@`1pOb  
-     光路图介绍 u/Fj'*M  
 该应用示例相关文件： a :HNg  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Y'`"9Db  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 +m,!e*g  
*zVvQ=  
2.Yi(r  
QQ：2987619807 DF1<JdO+