[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) 8+W^t I  
应用示例简述 U\z+{]<<  
1. 系统细节 \dMsv1\  
 光源 jHZ<Gc  
— 高斯激光束 8YJ({ Ou_  
 组件 i xyjl[G  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;Os3 !  
— 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 BW;u?1Xa  
 探测器 s_8!x  
— 视觉感知的仿真 fe$WR~  
— 高帽，转换效率，信噪比 /L 4WWQ5  
 建模/设计 Glr.)PA  
— 场追迹： 1$W!<:uh  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ro{MDs  
Cu:-<  
2. 系统说明 NlMx!f>b%/  
U|QDV16f  
BkF[nL*|  
a`uT'g[*  
3. 建模&设计结果 /_|1,x-Kx  
#]'xUgcE9  
不同真实傅里叶透镜的结果： (qrT0D6  
2S4z$(x3  
=EJ"edw]%0  
)qIK7;  
4. 总结 .wSAysiQ|P  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pf_ /jR  
S7vE[VF5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 sFTIRVXN,  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SOL=3hfb^  
:KLD~k7yA(  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ^J_hkw~gO  
GdU W$.  
应用示例详细内容 ;~J~
g
#  
wGH@I_cy>  
系统参数 YovY0nO  
K/-D 5U  
1. 该应用实例的内容 s$_#T  
G;;~xfE'  
I'C,'  
wW4S@m  
qu%s 7+  
2. 仿真任务 ?+\,a+46P_  
i.]zq  
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。 Mm!saKT%  
|9I;`{@  
3. 参数：准直输入光源 [)A#9L~s=  
~aG-^BAS  
O|~'-^  
$EIkk= z  
4. 参数：SLM透射函数 wrU[#g,uvr  

vp@+wh]#  
]Yex#K   
5. 由理想系统到实际系统 jxaoQeac  
h'p0V@!N  
z sPuLn9G  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 j+hoj2(  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 6pR#z@,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 GB3B4)cX4Y  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `uHpj`EU  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 3)a29uc:U  

iurB8~Y  
o=QF>\\  
N sL"p2w~  
,m,vo_Ub  
应用示例详细内容 :F=nb+HZ  
;G]'}$
`/q  
仿真&结果 ;g jp&g9Q  
~*Qpv
&y)  
1. VirtualLab中SLM的仿真
$lA,{Q  
I:<R@V<~#  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 #7h fEAk  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 di2=P)3  
 为优化计算加入一个旋转平面 FOi`TZ8  
nh)R  
V bOL
Tc  
Vz]=J;`Mz  
2. 参数：双凸球面透镜 ^^l"brPa  
nn4Sy,cz  
qI*1+R}  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {1|7N GQ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 T(^8ki  
 参数是对应波长532nm。 5Suc#0y  
 透镜材料N-BK7。 (t$/G3E  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 :w%bw\}  
:OaQq@V  
Ky$G$H  
]_8I_VcQ  
[_b='/8  
'/g+;^_cB  
3. 结果：双凸球面透镜 Ilb |:x"L  
XF$]KAL0  
}tO<_f))  
 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。 z|)1l`  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 {NgY8wQB  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 v=1S
  
}p?V5Qp  
arVf"3a  
B-'BJ|*4I  
M|e n>P  
4. 参数：优化球面透镜 xGv,%'
u\  
_kX/LR"L+  
mIEaWE;E"  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ![ID0}MjJ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 }IkEyJsk  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 {0WIDD  
 透镜材料同样为N-BK7。 {<[tYZmj.  
VQjFEJ  
.+L_!A  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {}&f\6OI%  
9~%]|_(  
P3ev4DL  
_|wY[YJ[  
5. 结果：优化的球面透镜 >E ;o"  
)60f  
?mfWm{QTt  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 bK$D lBZ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。  / !  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 U{uWk3I_b  
;}jbdS3  
He-Ja  
A6y~_dt  
6. 参数：非球面透镜 !vVjZ  
G^@Jgx3n  
NF(IF.8G  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 -L3 |9k  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 m
YOdBd  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~K$"PKs3  
P9mxY*K)%5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V -4*nV  
_.*4Y  
/Q>{YsRRB  
FoD/
Q  
 )P9{47  
7. 结果：非球面透镜 h*%0@  
\R>5F\ 0  
n5*{hi  
 生成期望的高帽光束形状。 mImbS)V  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ,#jhKnk2e  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 -1r&s  
%OTA5  
c]!D`FA*K  
X)iWb(@k"7  
+s(IQt  
8. 总结 5
az 4NT  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Re,$<9V  
LXu"rfp  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 iraRB~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 G<^]0`"+)t  
A;WwS?fyQ  
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。 E%\7Uo-  
b~Pxgfu"  
扩展阅读 0.BUfuuh  
BUA6(  
扩展阅读 Sd<@X@iU8D  
 开始视频 <X I35\^  
-     光路图介绍 jle%|8m&@  
 该应用示例相关文件： Gz[ymj)5  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计  kulQR>u  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 U_}A{bFG  

\abAPo  
Ad`[Rt']kI  
QQ：2987619807 _]D#)-uv}C