[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) #zy%B  
应用示例简述 >N,G@{FR  
1. 系统细节 sRMzU  
 光源 ,h>w%  
— 高斯激光束 }!d}febk_  
 组件 5G
!X4%a  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )`Fr*H3{  
— 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 Olno9_'  
 探测器 l,X;<&-[  
— 视觉感知的仿真 =.o-R=:d  
— 高帽，转换效率，信噪比 q@\_q!  
 建模/设计 )8<X6  
— 场追迹： |.S;z"v![  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ex|kD*=  
}UO,R~q~  
2. 系统说明 ^s?wnEo;j  
eyE
&<:F#J  
*/\.-L{h  
:J~j*_hZ  
3. 建模&设计结果 ~FsUK;?  
3Yf$WE8#l  
不同真实傅里叶透镜的结果： yp4G"\hN9  
;?[~]"  
=&p
bh  
g|zK%tR_P  
4. 总结 M ?3N  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,qfa,O  
i f"v4PHq  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 VsmL#@E  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 dL
\8^L  
MC
CZh{uo  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 K@i*Nl  
y8 Nb8m  
应用示例详细内容 R#`itIYh  
q)~qd$yMS  
系统参数 b1#=q0Zl  
D=\|teA&  
1. 该应用实例的内容 K$ &wO.  
c]]F`B  
O<3,n;56Z  
n~ql]Ln  
[s/@z*,M1  
2. 仿真任务 q>[% C5  
\PFx# :-c  
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。 ${+.1"/[  
Lm?*p>\Q  
3. 参数：准直输入光源 93J)9T  
}"-r;i  
`[KhG)Y7t  
V!P3CNK  
4. 参数：SLM透射函数 _y9P]@Q7%  
1+jYpYEQW  
2{CSH_"Z7  
5. 由理想系统到实际系统 *I67SBt  
zFn&~lFB  
[!le 9aNg  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =F&RQ}$  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 8x"d/D  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 X W)A~wPBs  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 DS
C4  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 9qDGxW '1  
gp)ds^  
@9h#o5y q  
=M5M;  
f 99PwE(=  
应用示例详细内容 &w0=/G/T=~  
Elp!,(+&6  
仿真&结果 b0X[x{k"  
udFju&!W  
1. VirtualLab中SLM的仿真 G C'%s  
?U08A{ c  
 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)。 "^z=r]<5  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 E<uOk  
 为优化计算加入一个旋转平面 !j9i=YDb  
}NCvaO  

?vFh)U  
l;A_Aii(  
2. 参数：双凸球面透镜 BA-nxR  
e
f&@aB  
j\f$r,4  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 N| Pm|w*?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 =-LX)|x}  
 参数是对应波长532nm。 <y!r~?  
 透镜材料N-BK7。 fR4l4 GU?)  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &.hRVW(  
L_"(A #H:  
n-3j$x1Ne  
,,@`l\Pgd  
`HG19_Z  
5iddB $  
3. 结果：双凸球面透镜 -5 /v`  
ACO4u<M)  
2j7d$y*'  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 b',bi.FH  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 vQmackY  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 @z
)tC@  
Tki/d\!+  
1lyO
p   
:ZS8Zm"  
7&V^BW  
4. 参数：优化球面透镜 / 7XdV  
t* vg]Yc  
arS'th:j  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 C'/M/|=Q#  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 :$i:8lz  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 v7FRTrqjj  
 透镜材料同样为N-BK7。 gkML .u  
yj'' \  
XYHCggy  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~}-p5q2  
@gSFvb bc  
^[}0&_L w  
OI_/7@L  
5. 结果：优化的球面透镜 b2X'AHK S  
R P:F<`DB|  
Of7) A  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Di<J6xu  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 h2"|tTm,a  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ]9&q'7*L  
}SMJD  
#VdI{IbW  
MAe<.DHY  
6. 参数：非球面透镜 Kwl qi]~  
R #3Q$   
+yb$[E*  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 w}W@M,.^  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 $wYuH9(  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 9MB\z"b?A  
~26s7S}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 37O#aJ,K  
OKZam ik~  
lii]4k+z  
Stw+Dm\!  
ra%R:xX  
7. 结果：非球面透镜 A_jB|<bjTP  
9VUm=Z#`  
!*?(Q6  
 生成期望的高帽光束形状。 d@6:|auO  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 827)
n[#%|  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 tC?Aso  
85%Pq:E  
&=z1$ih>2\  
#'4<> G]  
2JA&{c
h  
8. 总结 ,dZ#,<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 s0)qlm*  
N8kb-2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 i|c`M/) h:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TDl!qp @  
HTDyuqs  
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'_V/w s  
Q.9Ph ~  
扩展阅读 +e0dV_T_>  
5:l*Ib:s7  
扩展阅读 uXQ7eXX  
 开始视频 yZ;k@t_WRD  
-     光路图介绍 h\=p=M  
 该应用示例相关文件： MdVCD^B  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ?GUz?'d  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 hi {2h04  
vLnq%@x  
vJTfo#C|  
QQ：2987619807 ol?z<53X]