[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) i$)bZr\  
应用示例简述 Kxz<f>`b/  
1. 系统细节 }pj>B
K>  
 光源 q2 D2:0^2  
— 高斯激光束 ./mh9ax  
 组件 K8doYN  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 LF <fp&C)h  
— 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 z71.5n!C  
 探测器 #gi0FXL  
— 视觉感知的仿真 y5iLFR3z  
— 高帽，转换效率，信噪比 $6h:j#{JE  
 建模/设计 -_.)~)P  
— 场追迹： Adgh:'h  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ,Cj1S7GFR  
d/Xbk%`p  
2. 系统说明 (=0W[@k  
R6]/g  
`h_,I R<  
;oVdkp  
3. 建模&设计结果 =2pGbD;*  
lz@fXaZM  
不同真实傅里叶透镜的结果： C_=! ( @`8  
EP&iG%(k  
{<iIL3\mC  
ln)_Jf1r  
4. 总结 r]Bwp i%  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 x;S v&  
+4f>njARIb  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \v{tK;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 <i"U%Ds(  
V"(S<o  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 f:\jPkf'  
Ev%4}GwO4  
应用示例详细内容 9r@r\-  
LEvdPG$)  
系统参数 "0 \U>h  
/4+M0Pl  
1. 该应用实例的内容 !YSAQi;I  
~F^=7oq  
[t5:4 Iq  
$-YS\R\9x  
GrjL9+|x  
2. 仿真任务 L.>tJ.I
D  
pa Uh+"y>  
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。 9d^o2Yo  
kM|ak
G  
3. 参数：准直输入光源 DtG><g}[]  
T!eeMsI
 
rc1EJ(c  
0*YLFqN  
4. 参数：SLM透射函数 YUJlQ2e(  
QgO@oV*S  
YOwo\'|=  
5. 由理想系统到实际系统 +Tc<|-qQn  
V;mKJ.d${  
qPuxYU  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,,S5 8\x  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 K2>(C$Z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 S:/;|D
g  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `YAqR?Xj_<  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 2-j+-B|i  
J!O5`k*.C  
HiCNs;t  
GJai!$v  
Q\&FuU  
应用示例详细内容 ]S<eO6z  
Brr{iBz*"  
仿真&结果 ZXljCiNn+\  
^%-$8sV  
1. VirtualLab中SLM的仿真 U(]
a(k<r  
G$XvxJ  
 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)。 SLpB$puS  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~Tq `c  
 为优化计算加入一个旋转平面 1O*5>dkX;%  
yjvzA|(YC  
>'wl)j$  
"8%B (a 5A  
2. 参数：双凸球面透镜 &!]$#  
xCFk1%qf  
))|Wm}  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 K#H}=Y A  
 由于对称形状，前后焦距一致。 z:-a7_  
 参数是对应波长532nm。 P66{l^  
 透镜材料N-BK7。 c<L^ 1,G2  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 u$
$@Hw  
D% }?l  
f@l$52f3D  
m5Q,RwJ!xK  
rM#jxAb  
]3wg-p+  
3. 结果：双凸球面透镜 mv|eEz)r  
Wz}RJC7p  
$D +6=m[  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 N ncur]  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 i<&*f}='  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 }tv%  
1OK,r`   
-hj@^Auf  
MKLntX  
/2pf*\u  
4. 参数：优化球面透镜 |E-/b6G  
+gqtW86  
>;kCcfS3ct  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 YMOy
6C  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 -jnx0{/  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 xZW6Hk_  
 透镜材料同样为N-BK7。 5A/8G}'XZ  
g^@Kx5O\  
By(:%=.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 h\".TySz  
?9xaBWf  
,o7aIg&_H  
EM!#FJh  
5. 结果：优化的球面透镜 8Kt_irD  
<-62m8N|  
*c4uCI:0t  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 yG|^
-O}L  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 S%gb1's  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 *t J+!1  
{$z)7s  
8"/5Lh(  
YYU Di@K  
6. 参数：非球面透镜 M-1 VB5  
fH~InDT^  
O9*cV3}H  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Z3?,r[   
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 5('_7l  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 T-ID{
i  
k<RJSK8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ON#\W>MK?  
sKYb&2wJ  
y>wrm:b-O  
>ch{u{i6  
7^,C=2  
7. 结果：非球面透镜 ktLXL;~X  
+^tq?PfE  
E6a$c`H@?  
 生成期望的高帽光束形状。 Jv1igA21_h  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ''Fy]CwH(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 (,1}P  
tz0@csXV  
TJFxo? gC"  
HL$}Gh]q  
 }rf_:  
8. 总结 4q#6.E;yy  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 dK'?<w$  
1];rW`Bw  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 lxoc.KDtR  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9t@^P^}=\m  
7NC"}JB&  
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。 }@MOkj  
U ^1Xc#Ff  
扩展阅读 p'UYHt  
& V:q}Q  
扩展阅读 OJ8ac6cJ  
 开始视频 ,ButNBv  
-     光路图介绍 {[WEA^C~Q  
 该应用示例相关文件： "3o{@TdU  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *Wk y#  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ?95^&4Oh0  
}Kc[pp|9<  
<>$`vuU  
QQ：2987619807 W5,e;4/hL