[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) :Ea|FAeK8  
应用示例简述 u86PTp+  
1. 系统细节 r;* |^>  
 光源 Z P6p>?DQ  
— 高斯激光束 'mTY56Yq  
 组件 OLm@-I*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Uxi
k&M  
— 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 3EY m@oZj  
 探测器 [@8po-()L  
— 视觉感知的仿真 ~K99DK.  
— 高帽，转换效率，信噪比 j(]O$""
 
 建模/设计 1#Hr{&2  
— 场追迹： $Bl51VjN  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 S<*IoZ?T  
\%.o
i@A  
2. 系统说明 -)3+/4Q(  
Kg2Du'WQ^  
N-knhA  
SK^(7Ws~0  
3. 建模&设计结果 NH}o`x/  
?A_+G 5  
不同真实傅里叶透镜的结果： d;wq@e  
"`cPV){]  
$Cfp1#  
rKI<!  
4. 总结 K[0z$T\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?wCX:?g  
G/~gF7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 T4"D&~3 3q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 U`HY eJ  
&z:bZH]DH  
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。 x9a\~XL>a  
q*` m%3{  
应用示例详细内容 bHE.EBZ  
rxyeix  
系统参数 g<M!]0OK  
svl!"tMXl  
1. 该应用实例的内容 "-dA\,G  
TNA7(<"fV|  
3o?eUwI}  
0H^*VUyW/  
`67i1w`  
2. 仿真任务 Q~svtN  
.Wy'  
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。 |m"Gr)Gm  
r hucBm  
3. 参数：准直输入光源 F;}JSb"  
<f8j^  
xsJXf @  
EK"/4t{L_  
4. 参数：SLM透射函数 (PGw{_  
6o3#<ap<  
Y:,C_^$w;  
5. 由理想系统到实际系统 GWPBP-)0  
c!7WRHJE_a  
~S;-sxoO0l  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ; YQB  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 7kE+9HmfMk  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 3x+=7Mg9  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 rXD:^wUSc  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 83/m^^F{]  
TaHcvjhR  
p!^K.P1 '  
u^{p'a'  
7I"~a<f0X`  
应用示例详细内容 MkJBKS  
=d^hiR!GN  
仿真&结果 GU2TQx{V  
4}/gV)  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ppvlU H5;  
L@6]~[JvP  
 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)。 Aixe?A_x  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 -wV2 79^b  
 为优化计算加入一个旋转平面 *Ic^9njt  
*p\Zc*N;%  
;)CN=J!  
dEKu5GI  
2. 参数：双凸球面透镜 np6G~0Y`  
}kvix{  
=wDXlAQ  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 }Cw,m0KV/  
 由于对称形状，前后焦距一致。 GEf=A.WAfw  
 参数是对应波长532nm。 $u~ui@kB  
 透镜材料N-BK7。 U{oM*[  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ]7W!f 2@  
{Oy|c  
JXe~ 9/!  
87l*Y|osP  
#vyf*jPr  
aaY AS"/:  
3. 结果：双凸球面透镜 lD[@D9  
r1%{\<  
<zn)f@W  
 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。 ,v8e7T  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 H<i!C|AF  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ZJ)Z
 
2 >O[Y1  
8Z\q)

T  
[i
q^'E  
eQ/w Mr  
4. 参数：优化球面透镜 CA`V)XIsP  
t}h(j|  
WcKDerc  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 #9DJk,SP  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 k $gcQ:|  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ;u'VR}4ph  
 透镜材料同样为N-BK7。 {u1|`=;  
]i`Q+q[  
TCyev[(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 95@u|#n  
'{ =F/q  
6z U  
`f~bnL  
5. 结果：优化的球面透镜 Oz-/0;1n  
}WC[<AqI  
*'8q?R?7g  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &57~i=A 3  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 GZrN,M  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 q`2dL)E  
X(BxC<!D.  
"M iJM+,  
w@,p`  
6. 参数：非球面透镜 \D z? h  
aanS^t0  
QlMLWi  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 us|Hb  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 8TB|Y  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 d9TTAa
f  
(jU_lsG  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 A? B+  
Q<V1`e  
6?M/71
 
5"57F88Y1  
EL3X8H  
7. 结果：非球面透镜 8493Sw  
OjlX<y.  
@uRJl$3  
 生成期望的高帽光束形状。 M1m]1<  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。
G5U?]& I8  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
X5.9~  
1ds4C:M+<  
l59\Lo:  
AeEdqX)  
(,o@/ -o  
8. 总结 !^F_7u@Q  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 aeN #<M&$<  
|^5"-3Q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |X>'W"Mn  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 b?`2LAgn  
7$%G3Q|)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。 &UnhYG{A  
fNAW4I I}  
扩展阅读 F%p DF\  
Ow>u!P!  
扩展阅读 9VTAs:0D=  
 开始视频 Ddq*}Pf0K  
-     光路图介绍 ]\|2=  
 该应用示例相关文件： n7;jME/!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 l9|K,YVW  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 |k}L=oWE  
D ON.)F  
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QQ：2987619807 G.L}VpopM