[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) zA[0mkC?$  
应用示例简述 y K"kEA[;  
1. 系统细节 E8-P"`Qba  
 光源 j\m_o% 4  
— 高斯激光束 P{u0ftyX}  
 组件 d9q(xZ5  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 u?9" jX  
— 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 6C-z=s)P&  
 探测器 l&[;rh  
— 视觉感知的仿真 B9wPU1  
— 高帽，转换效率，信噪比 vBog0KD);s  
 建模/设计 7^g&)P  
— 场追迹： &B|D;|7H  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {c (!;U  
e#E2>Bj;  
2. 系统说明 ;INW`b~  
v$N
|"o""  
4n4?4BEn  
]niJGt  
3. 建模&设计结果 0pbtH8~  
4T=u`3pD7l  
不同真实傅里叶透镜的结果： Op_RzZP`  
KG=
h&  
ezMI\r6  
?yj6CL(,  
4. 总结 7P9=)$(EH  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 LA`*_|}qcR  
Qm/u h  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 l\sU  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HvVts\f  
39=1f6I1  
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。 ;f"0~D2  
$ >EY
hLBa  
应用示例详细内容 X@f "-\  
!U5Wr+83  
系统参数 Yc'kvj)_M  
rs~wv('  
1. 该应用实例的内容 'Tc]KXD6  
&0`) Q
 
?|39u{  
u&n' ITH  
? 8LXP  
2. 仿真任务 ma((2My'H  
tuhA 9}E  
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。 GxKqD;;u?=  
FD8
N"p  
3. 参数：准直输入光源 ;W^o@*i{>  
(e[}/hf6  
+mp@b942*  
9F*+YG!  
4. 参数：SLM透射函数 L\#<JxY$p  
9J?wO9rI  
X3V'Cy/sy  
5. 由理想系统到实际系统 xa pq*oj  
G;~V  
YxP@!U9dE,  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 sUU{fNC6|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 lHhUC16>  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ~>+]%FPv  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 k0Uyf~p~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 )kkhJI*v  
n2fbp\I  
/\WQxe  
Y2?.}
ZO
 
&Y^WP?HS  
应用示例详细内容 "1HRLci  
4-[J@  
仿真&结果 ;asP4R=  
1)[]x9]^q'  
1. VirtualLab中SLM的仿真  z~>pVs
  
B!\;/Vk  
 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)。 57g</p  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 H[='~%
D  
 为优化计算加入一个旋转平面 :bC40@  
[ U wi  
MKWyP+6`  
|USX[jm\  
2. 参数：双凸球面透镜 U8G%YGMG.4  
 .fdL&z  
6l4mS~/  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 FTeu~<KpM  
 由于对称形状，前后焦距一致。 hjQ~uqbg  
 参数是对应波长532nm。 ;j)FnY=:-  
 透镜材料N-BK7。 ._+J_ts  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 V.{H9n]IO  
rrCNo^W1  
37RLE1Yf  
($~RoQ=0S  
Vb'7>  
@-&s: Qli  
3. 结果：双凸球面透镜 {je-I9%OK  
bpxeznz  
aN
,M64F  
 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。 PtTHPAKj  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 tyDM'|p  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -k7X:!>QHC  
[u._q:A  
Rv/Bh<t  
+(+Itmx2&  
<fs2fTUeqF  
4. 参数：优化球面透镜 Bk+{RN(w  
@_LN3z
P  
2~t[RY  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 YXI'gn2b#  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 PClMQL#  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 q/4 [3
h  
 透镜材料同样为N-BK7。 lbuAE%  
|eWjYGwJa  
7k(Kq5w.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 O/!bG~\Y  
!S_^94b@  
/AQMFx4-5  
:hI@AA>g  
5. 结果：优化的球面透镜 LvEnXS  
B)QHM+[=F  
HdLH2+|P;D  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 BY]i;GVq  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,do58i K  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ?SC[G-
b  
YOJ6w  
RAp=s

  
EFc-foN  
6. 参数：非球面透镜 1DA1N<'  
":nQgV\9  
<u=4*:QE  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 mB\C
?=_  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 .%82P(  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 bUY>st'  
jU5}\o
P@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 r lKlpl  
-D^}S"'  
raQ7.7  
Y1arX^Zb  
Eut
P\K_Y  
7. 结果：非球面透镜 3bNIZ#`|MB  
.WQ+AE8Q  
:(_+7N[KA  
 生成期望的高帽光束形状。 x[Wwq=~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 1c@}C+F+  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ehA;i.n  
u1c%T@w>Lz  
wWXD\{Hk  
/N-_FMl?  
dHk
{.n^p  
8. 总结 s-ZI ^I2\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 c~o+WI Ym  
rP(eva  
 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,@yq  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 b,IocD6v;P  
~j'l.gQb  
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。 h},oF!,  
_e7-zg$/  
扩展阅读 P5gN#G  
:h1pBEiH  
扩展阅读 _qWliw:0#  
 开始视频 o-cAG{.WC  
-     光路图介绍 28OWNS M=  
 该应用示例相关文件： D\H/
  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ,]5Ic.};p  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 "+uNmUUnm  
TH&
qX  
/Ky__l
!bu  
QQ：2987619807 s[Ur~Wvn