[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) -t9oL3J  
应用示例简述 Df_W>QC  
1. 系统细节 0F'75
 
 光源 &`rV{%N"  
— 高斯激光束 C9-9cdW H  
 组件 5H6GZ:hp  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 `R@24 )  
— 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 Ow\9vf6H  
 探测器 7YRDQjg  
— 视觉感知的仿真 mRCgKW<  
— 高帽，转换效率，信噪比 PN:8H>  
 建模/设计 QN(f8t(  
— 场追迹： TJtW?c7  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 LvpHR#K)F5  
d9/E^)TT  
2. 系统说明 /,v:!*  
H+zn:j@~L  
*jWU8.W
 
@ ADY?  
3. 建模&设计结果 V,qZF=}S  
D<7S P,D
 
不同真实傅里叶透镜的结果： 
^F*)Jq  
}\u~He%  
C!w@Naj  
gb:Cc,F,%  
4. 总结 ,IUMH]D  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /3%]Ggwe  
*9^CgLF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4x'^?0H@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |xzqYu?o  
v>3ctP{  
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。 I#l9  
e:[Kp6J  
应用示例详细内容 qn@Qd9Sf  
+2oZB]GPL  
系统参数 ,WOF)
  
)I+1 b !U  
1. 该应用实例的内容 ^OG^% x"  
Y tG
H>0}h  
{(wV>Oc>Jw  
f.jAJ; N>  
zJ9ZqC]  
2. 仿真任务 !W$3p'8Tu  
}VR&*UJE  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 "4"\tM(  
Z-4A`@p  
3. 参数：准直输入光源 },a|WL3^  
D.Cm&  
Lu:!vTRmw  
cb%w,yXw  
4. 参数：SLM透射函数 #Mbt%m  
8zj09T[  
_;01/V"q6  
5. 由理想系统到实际系统 (kp}mSw  
Wc3!aLNx  
]^ O<WD  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 D3.sR\Hxf  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 oU~V0{7g  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 NkO$ M  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ^ioTd  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 g8k
w|BgnL  
!.t'3~dUf$  
*C\4%l   
[RpFC4W  
%aw/Y5  
应用示例详细内容 WgPL4D9=  
n;rOH[P  
仿真&结果 ==FzkRA)  
R&xD|w8UjM  
1. VirtualLab中SLM的仿真 I:6xDDpZG`  
6AQ;P  
 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)。 C)C;U&Qd  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 3al5Vu2:  
 为优化计算加入一个旋转平面 3b&W=1J  
%Vt@7SwRJ  
tb=L+WAIw  
&H4UVI  
2. 参数：双凸球面透镜 >a4Bfnf"eI  
wG{obsL.!  
1~`gfHI4  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 19#)# n^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 w@:o:yLS  
 参数是对应波长532nm。 PPq*_Cf  
 透镜材料N-BK7。 2PeI+!7s  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Z#J{tXZc  
b&_p"8)_  
I(7gmCV  
1$Hf`h2  
pP/o2  
0~S<}N  
3. 结果：双凸球面透镜 8 Zj>|u  
`UJW
:qqW  
\U-5&,fP  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ?,8b-U#A1  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 cEQa 6  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 VmT5?i   
h">X!I  
:<(<tz7dj  
'+QgZ>q
"  
Bpp9I;)c  
4. 参数：优化球面透镜 L"-&B$B:  
ut,"[+J  
'Qfy+_0  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 v4.V%tg!  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 QA9vH'  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ;yXnPAtJ  
 透镜材料同样为N-BK7。 uA,{C%?  
He*L"VpWv  
Q$zlxn 7\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z)&HqqT3p  
R 1b`(  
2M1mdkP3  
k %rP*b*  
5. 结果：优化的球面透镜 nc{<v  
`&6]P:_qp  
_ o(h]G1].  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 N}h%8\  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ;lEiOF+d  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 18HHEW{  
&t
OD  
b
DNd m-  
dEp=;b s  
6. 参数：非球面透镜 vJ' 93h  
NEH$&%OV?  
n 3]y$
wK  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 e+WVN5"ID>  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 o
u-;k }  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ]>,|v,i =  
KAzRFX),  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {XCrjO|  
]]ZBG<#  
F{+`F<r  
"8]170  
J)-> 7h=  
7. 结果：非球面透镜 Jp#cFUa t  
h:NXO'  
]*h}sn=  
 生成期望的高帽光束形状。 bW|y -GM  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 c%!wKoD  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 iT"Itz-^#  
u\wd<<I']  
OXB-.
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jayoARUB  
:[39g;V}c  
8. 总结 g1|c?#fwo  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {;/o4[jlg  
_@;N<$&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k N+(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "!?bC#d#(  
ZM?r1Z4  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 K=)R!e8  
H/&Q,9sU21  
扩展阅读 WXU6J?tIm  
mg(56)  
扩展阅读 3lN+fQ>)S  
 开始视频 POXn6R!mM1  
-     光路图介绍 {  9$Q|XK  
 该应用示例相关文件： oUSG`g^P(M  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 (^9M9+L[i  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Qg!*=<b  
aO%FQ)BT  
}C1wfZ~F~  
QQ：2987619807 M(uB ;Te