[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) MPx%#'Q  
应用示例简述 HV@C@wmg  
1. 系统细节 uc]]zI6  
 光源 r9<OB`)3+  
— 高斯激光束 /?<o?IR~6  
 组件 ]ovP^]]V  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Q@gmtAp  
— 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 .}Va~[0j  
 探测器 -J8&!S8X  
— 视觉感知的仿真 K[JbQ30  
— 高帽，转换效率，信噪比 $d2mcwh\  
 建模/设计 4Cs |F7R  
— 场追迹： H1iewsfzH  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 z97RNT|Y7U  
KECo7i=e  
2. 系统说明 OKs1irt5  
`6a  
X}*\/(fzl  
T.\=R  
3. 建模&设计结果 c:(Xkzj  
z\wY3pIr2  
不同真实傅里叶透镜的结果： D4nYyj1O3  
xwK{}==U  
Q!7il<S  
gX
Zl3  
4. 总结 8i:E$7etH  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [?z`XY_-  
UXpF$=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 o9I=zAGjy  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 OolYQU1_  
SVKjhZK  
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。 r]JV!'R  
(JV [7u -  
应用示例详细内容 [XK^3pT_  
o~<ith$A*  
系统参数 ?wM{NVt#-  
g i>`  
1. 该应用实例的内容 fCC^hB]'  
/G*]3=cSe  
k# -u!G  
FfEP@$  
/j%(Z/RM  
2. 仿真任务 ZSWKVTi  
ux>wa+XFa  
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。 2>`m1q:  
PydU.,^7
 
3. 参数：准直输入光源 n{'LF #4l  
~)ut"4  
$W}YXLFj?  
JTg:3<L  
4. 参数：SLM透射函数 E~]37!,\\9  
K"fr4xHq  
[%?ViKW  
5. 由理想系统到实际系统 mf4C68DI@u  
AN)exU ?  
BOc2<M/\  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 o/dj1a~U  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 *z?
Vy<u G  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 M%{,?
a0V  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _z6_mmMp  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 P]h-**O  
3.0t5F<B  
 (zIWJJw  
4eD>DW  
>]dH1@@  
应用示例详细内容 o57r ,`N  
)\O;Rt(  
仿真&结果 )#%v1rR  
.I h'&  
1. VirtualLab中SLM的仿真 p)&Yr  
^uCZO  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 a8w/#!^34  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 1r9.JS  
 为优化计算加入一个旋转平面 7cMHzhk^  
;rj|>  
Mp-hNO}.Z  
9_Ws8nE  
2. 参数：双凸球面透镜 H{1'OC  
!pJd^|4A]  
?GT,Y5  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 V'M#."Of/  
 由于对称形状，前后焦距一致。 #_pQS}$  
 参数是对应波长532nm。 <>71;%e;'  
 透镜材料N-BK7。 H*KZZTKd  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +"?O2PX  
u%24% Q  
:iEIo7B  
;${_eab]  
n=iL6Yu(  
KAI/*G\z  
3. 结果：双凸球面透镜 ]8o[&50y  
N+nv#]{  
wAA9M4  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 wSPwa,)7s  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Ljs4^vy<J  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;N?raz2mEi  
'_fj:dy  
w l#jSj%pd  
bAwFC2jO[  
k [eWhdSw  
4. 参数：优化球面透镜 9D`p2cO  
ir<K"wi(2  
5sZqX.XVF  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~!7!Y~(+  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =N^j:t  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 :p
w6#yi8`  
 透镜材料同样为N-BK7。 Xaw&41K  
., =\/ C<  
g^)8a;/c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 c[zGWF#1>  
o?`^ UG-  
2]'cj  
=u<jxV9  
5. 结果：优化的球面透镜 L)QAI5o:3  
f7v|N)  
%pUA$oUt  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &s~b1Va  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 neBc
S[  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .vov ,J!Y  
b{(= C 3  
,cFBLj(@  
I~T~!^}U  
6. 参数：非球面透镜 zW:r7 P.  
s<'WTgy1i  
#v\o@ArX  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 A|<i7QVY  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 N?l  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &pFP=|Pq  
&'"dYZj{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #4Ltw,b^  
Cm%xI&Y  
6QX2&[qWS  
hwi$:[  
fD~f_Wr  
7. 结果：非球面透镜 u,`cmyZ  
Xu%8Q?]  
!)HB+yr  
 生成期望的高帽光束形状。
Ocf:73t  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 HSlAm&Y\  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,r,$x4*  
XLj|y#h  
PwS7!dzH-  
rOTxD/  
PNRZUZ4Z|  
8. 总结 (dHil#l  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HImQ.y!B  
.2x`Fj;o1  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !~-@p?kW/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 v O@7o  
W;QU6z>  
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。 =q<t,UP8  
,Wlw#1fP  
扩展阅读 nEfQLkb[|  
{33B%5n"  
扩展阅读 DpvMY94Qh  
 开始视频 zc&i 4K  
-     光路图介绍 ftccga  
 该应用示例相关文件： |`Q2K9'4bL  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _\u?]YTv  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Ak+MREG  
&b=OT%D~FU  
QR
z5eGpW  
QQ：2987619807 *ulkqpO