[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) uAPLT~  
应用示例简述 z1}tC\9'%  
1. 系统细节 )_x8?:lv  
 光源 C%x(`S^/  
— 高斯激光束 t<KEx^gb  
 组件 uK"$=v6|  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 (HTk;vbZm  
— 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  d'**wh,  
 探测器 S`'uUvAA  
— 视觉感知的仿真 Y(Z(dV!Po  
— 高帽，转换效率，信噪比 ey9fbS ^I  
 建模/设计 KweHY,  
— 场追迹： AW{/k'%xw  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 `#IT24!  
?j^?@%f0  
2. 系统说明 gZ79u  
IdC k  
n WO~v{h3J  
%r}KvJgd  
3. 建模&设计结果 ];wohW%  
TZ[Fu{gZ  
不同真实傅里叶透镜的结果： r*
 
}E)8soQR  
'nmYB:&!  
$[^ KCNB  
4. 总结 q4IjCu+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 LcQ\?]w`]  
_UbR8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 o^.s!C%j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TF([yZO'  
EC\rh](d 1  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 X\^3,k."  
e[py J.  
应用示例详细内容 \`<s@U  
U:5*i  
系统参数 |[n|=ORI'  
jrMGc=KL  
1. 该应用实例的内容 A~~|X  
E%v[7 ST  
p%M(G#gOgP  
kH
(3  
-%QEzu&  
2. 仿真任务 /[)P^L`  
s-YV_  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 \FaB!7*~  
HN&vk/[  
3. 参数：准直输入光源 9#=IrlV4  
xBx?>nN  
-iZjs  
neMe<jr  
4. 参数：SLM透射函数 =S?-=jPtg  
SUQ}^gn]  
[4(A458H  
5. 由理想系统到实际系统 eVbh$cIrZ  
IEKX'+t'  
JeSkNs|vB  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ysP/@;jC  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 @5nkI$>3z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 "9Fv!*<-W  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 $AJy^`E^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 FK,r<+h  
\=:g$_l  
zw;(:fgY#  
XajY'+DIsz  
w}KcLa
I  
应用示例详细内容 ',-X#u  
&G5I0:a   
仿真&结果  9%hB   
xVmUmftD  
1. VirtualLab中SLM的仿真 :~YyHX  
7}HA_@[  
 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)。 LSOwa  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 jC }u>AB  
 为优化计算加入一个旋转平面 WlJRKM2  
}&^bR)=  
#T#FUI1p  
'{_t
DboY  
2. 参数：双凸球面透镜 !7Q

.w/|=  
vf'jz
`Z  
6/
[h24d  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 K^p"Z$$  
 由于对称形状，前后焦距一致。 xuC6EK+  
 参数是对应波长532nm。 l~>rpG  
 透镜材料N-BK7。 J+Y|# U  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 iO#xIl<  
Czl 8Q oH  
)9P  
9#ay(g  
(Y?yGq/  
x-P_}}K 79  
3. 结果：双凸球面透镜 uqH! eN5  
8XXTN@&,  
C]@B~X1H^  
 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。 hYQ%|CBXBR  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 A=>6$L];'  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ]?5@ObG  
%JU23c*  
%x)U8  
[&59n,R`  
Z\yLzy#8  
4. 参数：优化球面透镜 206jeH9  
?9M+fi  
W8/6  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 o?x|y   
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 E&=?\KM  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 -x5
bdC(d  
 透镜材料同样为N-BK7。 'r3}=z4Y  
r]vBr^kq  
)%W2XvG  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;(Va_   
\YyU5f7';  
P =Gb  
0L-g'^nn  
5. 结果：优化的球面透镜 PhL5EYn  
;^SgV   
'4S@:.D`  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -Q8`p  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 DdW8~yI&  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 rW .0_*  
[aUT #
 
/9gMcn9EB  
e 2&i  
6. 参数：非球面透镜 /R?uxhV  
y9mZQq  
66;O3g'  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Q|r1.  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _Xe< JJvq  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 +OP'/  
%Q01EjRes  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?XrTZ{5'  
vCr$miZ  
)^xmy6k  
:O=Vr]Y8K  
H*<dte<  
7. 结果：非球面透镜 .;Yei6H  
09i[2n;O  
NX/)Z&Fx:  
 生成期望的高帽光束形状。 7]53GGNO  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %^A++Z$`  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ~Dh}E9E:
 
LZ$!=vg4  
@1X1E 2:  
=i<(hgD  
*Ux"3IXO  
8. 总结 [X\2U4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 l^Z~^.{y  
zh#uwT1u  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Tl-B[CT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 < ,n4|z)  
XS@6jbLE  
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。 oZw#Nd  
53
xq%  
扩展阅读 SJe;T  
u{^Kyo#v  
扩展阅读 }x-8@9S~z  
 开始视频 w Nnb@  
-     光路图介绍 \6L=^q=  
 该应用示例相关文件： 7?@v}%w  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 OC.@C}u  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ru L
cu]  
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T!r7RS  
QQ：2987619807 C\K--