[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) ~VGK#'X:  
应用示例简述 :
)yM9^<D  
1. 系统细节 0q;] ;m  
 光源 v;8XRR:  
— 高斯激光束 18HHEW{  
 组件 SYwNx">Bq  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 b
DNd 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 0cbF.Um8  
 探测器 vJ' 93h  
— 视觉感知的仿真 NEH$&%OV?  
— 高帽，转换效率，信噪比 n 3]y$
wK  
 建模/设计 .KSGma6]  
— 场追迹： [P,nW/H  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 cA\W|A)  
7L6M#B[)e5  
2. 系统说明 1mV0AE538  
Uwk|M?94  
[<;2C  
T{M:)}V  
3. 建模&设计结果 m>!#}EJ|  
Q!{Dw:7  
不同真实傅里叶透镜的结果： t*#&y:RG  
h:NXO'  
]*h}sn=  
bW|y -GM  
4. 总结 mTg
n}rXk  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 d!:SoZ  
4{g|$@s(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 y^rg%RV  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 J_@4J7  
8IH gsW";  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 g1|c?#fwo  
-tdG}Gu  
应用示例详细内容 _@;N<$&  
k N+(  
系统参数 3\G=J  
XEEbmIO*<9  
1. 该应用实例的内容 v],DBw9  
xW4+)F5P(  
>xKRU5  
Y ckbc6F  
~=ktFuEa  
2. 仿真任务 U;@jl?jnG  
~B@o?8D]  
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。 :bDA<B6bb  
1n"X?K5;A  
3. 参数：准直输入光源 Q^rW^d  
E}=NZqOB!  
zOdKB2_J7  
>JOvg*a?"  
4. 参数：SLM透射函数 <UdD@(iZ#  
w
#,v n8  
a6E"  
5. 由理想系统到实际系统 GcCs}(eo  
G |^X:+  
I "2FTGA  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 P0z{R[KBH  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 fZfiiE~7J  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 nj`qV  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 E5{)d~q  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 QB,ad   
m!g8@YI  
mU$7_7V~  
MlE~gCD  
x^2/jUc#B  
应用示例详细内容 v6\2mc.  
G\ZRNb  
仿真&结果 q:EQ,  
J9.p8A^^2  
1. VirtualLab中SLM的仿真 S(h*\we  
!\O,dq  
 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)。 >L`mF_WG  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 pw yl,A  
 为优化计算加入一个旋转平面 b'5pQ2Mq  
R}9jgB  
RgA4@J#  
R7c)C8/~  
2. 参数：双凸球面透镜 kw ^ Sbxm  
E]?HCRa5R  
g GT,PP(k  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 [F[<2{FQF  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Ec*7n6~9  
 参数是对应波长532nm。 Jjh!/pWZ4  
 透镜材料N-BK7。 L6=RD<~C  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 #@s~V<rW  
RyWOiQk;  
u!k<sd_8B  
kQlcT"R  
hg'!
  
6XK`=ss?  
3. 结果：双凸球面透镜 HCkqh4  
G0Tc}_o<Y  
V9+"CB^  
 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。 bk9~63tN+>  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -f|^}j?  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 S{7ik,Gdg  
jI<WzvhYG  
8A u<\~p  
6Ok=q:;  
"d>g)rvOc  
4. 参数：优化球面透镜 g] C3lf-  
T4Gw\Z%  
|
|ZufFO  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 `oRs-
,d|<  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ,bp pM  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 )
K%O/H  
 透镜材料同样为N-BK7。 (DP9& b  
)r,R!8  
rIfGmh%H  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 aC Lg~g4  
jTUf4&b-  
L`UG=7r q  
{)V?R  
5. 结果：优化的球面透镜 rQ    

'ySljo*It  
?&znUoB  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ~{kM5:-iw  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,AH0*L  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 a`H\-G  
N%9h~G  
z,{e]MB)M  
#(%t*"IY;  
6. 参数：非球面透镜 ~{L.f94N  
'h-3V8m^e  
fokwW}>B[f  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 #B @X  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 5x8'K7/4.  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 |9>*$Fe"  
07x=`7hs}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 % f2<U;ff  
~~PgF"v  
%O#)Nq>mp  
M h
`CP  
rdO@X9z  
7. 结果：非球面透镜 e:N7BZl'c9  
mZwi7s&u  
* R%.a^R  
 生成期望的高帽光束形状。 I[#U`9Dt  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 4s9c#nVlu  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 KNy`Lj)VPY  
~&1KrUu&  
jFtg.SD  
`f@{Vcr%i  
6wPeb~{  
8. 总结 vXephR'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Qi_&aU$>lM  
Bg-VCJI<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9"~9hOEct  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 QwBXlO?  
JwZ?hc  
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。 xw?CMA  
zK=dzoy  
扩展阅读 TMK'(6dH  
Vu}806kB  
扩展阅读 (vKI1^,  
 开始视频 kl" ]Nw'C  
-     光路图介绍 LZ{YmD&6]  
 该应用示例相关文件： t\8&*(&3F  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 N[pZIH5ho=  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Gz?2b#7v  
MU|{g 5/ )  
~;[&K%n  
QQ：2987619807 G*B$%?n