[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) @gx]3t*]I  
应用示例简述 mg3YKHNG  
1. 系统细节 P`CQ)o  
 光源 pmUC4=&e  
— 高斯激光束 rb.:(d)T  
 组件 fn//j7 j  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 74A&#ecb{  
— 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 bT:;^eG"  
 探测器 ;k1VY I
e}  
— 视觉感知的仿真 R,hwn2@B  
— 高帽，转换效率，信噪比 rgv$MnG  
 建模/设计 RLh%Y>w  
— 场追迹： b5 AP{ #  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :Mu]*N  
!&G& ~*.x  
2. 系统说明 U4NA'1yo  
wx/*un%2  
x1+V  
Cj)*JZVG  
3. 建模&设计结果 ,7Q b24A  
qaBL  
不同真实傅里叶透镜的结果： uw&p)  
yEL5U{  
?D@WXE0a  
NW*$+u%/R  
4. 总结 J.,7d ,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :N=S nyz  
d?GB#N|+g  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 V?Ca[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^hwTnW9Z1:  
om0g'Qa  
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。 /:w.Zf>B9  
sc# q03  
应用示例详细内容 Kb#
Z(C9  
K"=I,Vr:  
系统参数 ?
h-:,icR  
hRktvO)K  
1. 该应用实例的内容 <QRRD*\  
2$> <rB  
u85Uy yN  
J+nUxF;EE  
d/I*$UC  
2. 仿真任务 G4K3qD#+H  
sTzt  
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。 1NU@k6UHl  
}C{wGK+o[  
3. 参数：准直输入光源 7,D6RP(b  

}FAO.  
-*0U&]T  
.5YW>PV  
4. 参数：SLM透射函数 ujoJ6UOG  
a.G;s2>  
a*UxRi8  
5. 由理想系统到实际系统 /U,;]^  
wb (quu  
:LMLY<8>9  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Q\GSX RP  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 p>0n~e  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 \XgpwvO".  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 s% (|z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 rTYM
N  
)p+6yH  
$n9Bp'<  
S5xum_Dq  
~g|z7o  
应用示例详细内容 !I[|\ 4j
 
~&T%u.u7  
仿真&结果  C\5"Kb  
2VA mL7)  
1. VirtualLab中SLM的仿真 iz\GahK  
GMYfcZ/,K  
 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)。 g/e2t=qP  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 f
g0zD:@rA  
 为优化计算加入一个旋转平面 $]S*(K3U~  
@vkO(o  
|qX[Dk  
u
O}U
vMW  
2. 参数：双凸球面透镜 Ny)N  
4ai|*8.  
4ROuy+Ms'  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 -jQ
Mh  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :PF6xL&  
 参数是对应波长532nm。 ' lMPI@C6r  
 透镜材料N-BK7。 f"g-Hbl5  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ,5HC&@  
u:s[6T0  
d{G*1l(X  
M*lCoJ  
MWron_xg  
iF'qaqHWY4  
3. 结果：双凸球面透镜  Oa/#2C~  
W]=$0'  
[5sa1$n96G  
 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。 { x/~gp
 
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ftwn<B  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &5o ln@YL  
r*XEne  
/#xx,?~xx0  
y ZR\(\?<  
'n4$dv%q  
4. 参数：优化球面透镜 ;{hE]jReH  
$%BNoSK  
kKEs >a  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 KBkS>0;X  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^4 ?LQ[t'  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 2u?k;"]V  
 透镜材料同样为N-BK7。 97SOa.@  
ym.:I@b?6  
(,!G$~Sy  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #Qnl,lf  
>* >}d%  
"-aCF  
65||]
l  
5. 结果：优化的球面透镜 6A,-?W'\  
MclW!CmJ  
U9eb&nd  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }6!*H!  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 nb,+!)+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $F/Uk;*d!  
S<bsrS*$  
8-cCWo
c  
T5b*Ia  
6. 参数：非球面透镜 *N!>c&8  
7r,h[9~e  
Qq*Ks 5   
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 s%l`XW;v  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 TM2pE/P  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 J.^%VnrFO9  
1'Y7h;\~\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0` \!O(jJ  
C|
hD^m  
N^;rLrm*  
O{w'i|  
Tj v)jD  
7. 结果：非球面透镜 k2Y *  
w:+wx/\  
cH>3|B*y  
 生成期望的高帽光束形状。 N~t4qlC/  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 H". [&VP5Z  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 B9i<="=p  
CP"   
E/IoYuB  
X8Y)5
,`s  
*j"u~ NF  
8. 总结 u
EX+j  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 g r[M-U  
yirQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .5K}R<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 m(o^9R_=^9  
?4A$9H  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ?@YABl  
~D1&CT#s  
扩展阅读 5%1a!MM M  
O\&-3#e  
扩展阅读 l`k""f69W  
 开始视频 3Eu;_u_  
-     光路图介绍 PRQEk.C  
 该应用示例相关文件： ZW)_dg9  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |(77ao3  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 o`+$h:zm@  
L2<IG)oXU  
eb#p-=^KP  
QQ：2987619807 tS:/:0HnA)