[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) fh~"A`d  
应用示例简述 F\&Sn1>k  
1. 系统细节 UUb n7&  
 光源 K"~Tk`[0Q  
— 高斯激光束 Kj
bt1n  
 组件 !O=
?n<Ex"  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 {ctEjgiE  
— 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 ,nn5LQ|l.j  
 探测器 VrL==aTYXs  
— 视觉感知的仿真 566vjE  
— 高帽，转换效率，信噪比 huh-S ,M  
 建模/设计 6u-@_/O5R3  
— 场追迹： Wn;B~  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ~"\qX+  
?v-Y1j  
2. 系统说明 Hg)5c!F7  
HSq.0vYl6  
TMt,\gTd  
sj;8[Xy's  
3. 建模&设计结果 TBq;#+1W  
f:$LVpXS-  
不同真实傅里叶透镜的结果： w)x`zVwO  
!'uLV#YEZ  
BcJ]bIbKb  
en\shc{R]`  
4. 总结 Fv!zS.)`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 gH87e  
X4<!E#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4%l @  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :uM2cc^  
*"rgK|CM$  
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。 ) V}q7\G~  
NOOP_:(7H  
应用示例详细内容 /Mq]WXq[V  
 U)oH@/q  
系统参数 x;H#-^LxW=  
)9_jr(s  
1. 该应用实例的内容 u15-|i{y7  
-ya0!D  
$`q8-+{  
-VK6Fq  
iG<rB-"  
2. 仿真任务 T';<;6J**  
s3m]rC  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 .0x+b-x  
1$,t:/'-4  
3. 参数：准直输入光源 1FfdW>ay*  
QusEWq)}<  
Qxds]5WB/  
$YDZtS&h  
4. 参数：SLM透射函数 /EY^ui  
bXcDsP$.  

F?j;3@z[A  
5. 由理想系统到实际系统 Mwdh]I,#  
=~r?(u6d  
>M.?qs4  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 5ug?'TOj'  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 KZ ezA4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 MWSx8R)PN  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 }g WSV  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 T!6H5>zA  
AYHfe#!  
<j1l&H|ux,  
QZufQRfr{  
Uo{h. .7?  
应用示例详细内容 ]2n&DJu  
W(*:8}m,p  
仿真&结果 Vv(!Ki}  
o/I<)sa  
1. VirtualLab中SLM的仿真 
9%\<x  
TQ&%SMCn  
 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)。 T:0X-U  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 }G&#pw2  
 为优化计算加入一个旋转平面 )>LQ{X.  
?WWnt^  
Kb0OauW  
<i'4EnO  
2. 参数：双凸球面透镜 gF%lwq  
/'1UfjW>  
}~lF Rf
 
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 52B ye  
 由于对称形状，前后焦距一致。 <!:,(V>F(C  
 参数是对应波长532nm。 +MC>?rr_u  
 透镜材料N-BK7。 ).eT~e Gj  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 GY4:9Lub7  
Ty%4#9``0  
76[aOC2Ad  
Ygn"7  
[!{*)4$6  
3+m#v8h1  
3. 结果：双凸球面透镜 87EI<\mP  
CogLo&.  
,_`\c7@  
 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。 P]2M  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~az6n)  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 AO;`k]0e  
?mY )m +  
TQK>w'L  
3y>
.1  
<
/<
_e0  
4. 参数：优化球面透镜 zsI0Q47\  
D0PP   
) 0$7{3  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 AW6]S*rh  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^BjwPh4Z#  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ltt%X].[  
 透镜材料同样为N-BK7。 6+IOJtj  
!.L%kw7z  
+IVVsVp
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 /exV6D r  
uf`o\wqU  
8_f0P8R!y  
-w 2!k  
5. 结果：优化的球面透镜 133lIX+(k  
(|ga#%iI  
.eXIbd<C  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 HeGGAjc  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ]*}*zXN/E  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 %x
LziF  
$${ebt  
&X_I^*  
4cJ^L <  
6. 参数：非球面透镜 6\O4R  
ci
5ERv`  
)QaJYC^+  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 j3`:;'L  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 -J!F((jt  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \UJ:PW$7  
S=[K/Kf-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 gbr|0h
>  
x:;8U i"&B  
bm%2K@ /U  
uVDB;6  
(5-"5<-@R  
7. 结果：非球面透镜 O:r<es1  
*v:+AE  
a>sUq["  
 生成期望的高帽光束形状。 nUmA  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 lhQ*;dMj%"  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 LLgN%!&  
fLc<}DF  
D8`,PXtV  
Podm 3b  
R9S7p)B  
8. 总结 ICq;jfML  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 sPkT>q  
Yl8tjq}iC  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]t0?,q.$7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tDEpR  
/CKkT.Le  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 E'[pNU*"x-  
CNbrXN  
扩展阅读 M%&`&{  
"793R^Tz  
扩展阅读 X,O&X  
 开始视频 t47 f$gq  
-     光路图介绍 zd#qBj]g  
 该应用示例相关文件： 0%FC;v0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 S)g5Tu)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^
_5$+  
.RJvu$U2j  
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QQ：2987619807 sS5#Q