[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) %-blx)Pc  
应用示例简述 ~^1y(-cw  
1. 系统细节 z3uR1vF'  
 光源 #QoWne
Z  
— 高斯激光束 Xx{| [2`  
 组件 ICN>kJ\;M  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 O~*i_t*i9{  
— 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 &T,|?0>~=J  
 探测器 4{YA['  
— 视觉感知的仿真 ?Ts]zO%%Z  
— 高帽，转换效率，信噪比 b!]O]dk#  
 建模/设计 k9}8xpH  
— 场追迹： k~
8-Eu1  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 %]_: \!  
JB~^J5#[Oh  
2. 系统说明 x vs=T  
^~H{I_Y  
jg710.v:  
'Gn>~
m  
3. 建模&设计结果 ojy^A  
<R7{W"QTA)  
不同真实傅里叶透镜的结果： O`~#X w  
lV$JCNe  
Z<i}XCE  
+>#SNZ[  
4. 总结 YGo?%.X  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 qSvV|G  
jsN[Drra  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8gP1]xD  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 mKZzSd)p  
3J#LxYK  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 7%Y`j/  
.G[/4h :.  
应用示例详细内容 @ b!]Jw  
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系统参数 !q2zuxq!R  
B>fZH\Y  
1. 该应用实例的内容 !zX()V  
% "(&a'B  
j;3I`:  
|Mb{0mKb  
..}P$
 
2. 仿真任务 9r?Z'~,Za  
<l<O2l  
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。 Kv| x -_7  
n5$#M  
3. 参数：准直输入光源 L!
cOg8Z  
KR>)Ek  
Z=]SAK`  
<,M"kF:  
4. 参数：SLM透射函数 A<+Dx  
2`4m"DtA  
i(j/C  
5. 由理想系统到实际系统 EV?}oh"x  
|`LH|6/  
cU6*y!}9  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 QOB^U-cW  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^p3GT6  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 z5jw\jBD  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 OS z71;j  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 KnG7w^  
}^&S^N7  
$:~;U xh=  
MNu0t\`p4  
)pHtsd.eP  
应用示例详细内容 YbZ
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s)E  \  
仿真&结果 <w9~T TS  
dVbFMQ&  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ^ }7O|Y7  
+u$l]~St\  
 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)。 I){4MoH.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 4'O,xC  
 为优化计算加入一个旋转平面 b}
K,wAx  
`==l
2AX  
cwmS4^zt8  
BP3Ha8/X  
2. 参数：双凸球面透镜 G=:/v  
aZmN(AJ8v  
~[%CUc"  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 }Fjbj5w0  
 由于对称形状，前后焦距一致。 %66="1z0@  
 参数是对应波长532nm。 RDdnOzx  
 透镜材料N-BK7。 GL n M1  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 P{o)Ir8Tt  
K0gQr.J53  
? "I %K%  
?%6oM
 
%,T*[d&i  
`s7pM  
3. 结果：双凸球面透镜 "Vp nr +6  
vJ&_-CX   
7a"06Et^  
 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。 MltO.K!  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 RcYUO*  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 \Bo$ 3  
H!IVbL`a{  
cB uuq  
^-"I
wy  
b? ); D  
4. 参数：优化球面透镜 \bARp z?a  
A6]:BuP;c  
&ksuk9M  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 >PA*L(Dh%  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ,U\s89  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 zH]oAu=H  
 透镜材料同样为N-BK7。 Tx.N#,T|  
=dGp&9K,fw  
K%J?'-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *)E${\1'<  
5
Y *4a%"  
leC!Yj  
E f\|3D_  
5. 结果：优化的球面透镜 Rt#QW*h\|i  
LSC[
S:  
" aG6u
^%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }B-$}  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 "-&K!Vfs  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 'FXM7D   
w % Hj'  
M{jXo%C  
M_E,pg=rWI  
6. 参数：非球面透镜 :+"4_f0  
a
&%aads  
ia5%  
 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+/Nicn=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 "KIY+7@S}  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 bLg!LZ|S0s  
p7|I>8ur.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Jx+6Kq(  
9)VAEyv  
)-4c@  
#|sE]\bsH  
!{-W%=Kf  
7. 结果：非球面透镜 )E.AY  
nq!=9r  
bL7Gkbs&|  
 生成期望的高帽光束形状。 oLoc jj~T  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \*t\=4  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,!{8@*!=s  
!P{ /;Q  
(9u`(|x  
C98F?uo%Q  
JQKXbsXS  
8. 总结 Z|_V ;*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
WHE<E rV%  
<SNr\/aCRi  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1J!v;Y\\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Tr?p/9.m  
S>dHBR#AD  
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[i}iT/~  
}uIQ@f`  
扩展阅读 |m-N5
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WR #XPbk  
扩展阅读 ;T
^s&/>E  
 开始视频 $[X][[  
-     光路图介绍 )|=1;L  
 该应用示例相关文件： 8|Tqk,/pD  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Pn9".  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 25OQY.>bE  
4XAB_Q  
Tt~4'{Bc  
QQ：2987619807 "_UnN}Uk