[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) GN{\ccej  
应用示例简述 Cq1t[a  
1. 系统细节 n]4)~ZIAU  
 光源 d T/*O8  
— 高斯激光束 '.~vN L+ O  
 组件 [$3Zid  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 If6wkY6sR  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 c}vy9m$B_  
 探测器 3@$h/xMJ  
— 视觉感知的仿真 ` 2|~Z H  
— 高帽，转换效率，信噪比 =pWpHbB.  
 建模/设计 `]]gD EPG{  
— 场追迹： P,h@F+OZN  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ni@D7:h  
)Tng
tt D  
2. 系统说明 [k-7Kq  
wO} 3i6  
D]y6*Ha  
_KmpC>J+  
3. 建模&设计结果 9YHSL[  
EN.yU!N.4  
不同真实傅里叶透镜的结果： X_s;j5ur  
F)e*w:D  
Djf2ir'  
o)}b Fw  
4. 总结 9 K$F.{cx  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 PyYKeo=  
ygpC1nN  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9ciL<'H\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9][Mw[k>  
2!68W X  
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。 C==tJog[  
9[T#uh!DC  
应用示例详细内容 1b3Lan_2  
|nry^zb  
系统参数 .[cT3l/t  
2SG|]
=  
1. 该应用实例的内容 BqZLqGOKu  
*B:{g>0  
~ezCE4^&  
cIM5;"gLP  
(-dJ0!  
2. 仿真任务 :Yz.Bfli  
WtRy~5A2  
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。 73}k[e7e  
@D"|Jq=6P  
3. 参数：准直输入光源 1b|< 
 
k})9(Sy~  
DvOg|XUU0  
L6 _Sc-sU  
4. 参数：SLM透射函数 T82=R@7  
dJ24J+9}]j  
)1x333.[c  
5. 由理想系统到实际系统 LiV]!*9$KG  
fI$,?>  
`SW`d<+L  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Ds}6{']K  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 }_?7k0EZ@  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 q6_1`Ew  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 t&r?O dc&m  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 z%g<&Cq  
@XIwp2A{+  
r1?LKoJOn  
K4RjGSaF  
HYg_{  
应用示例详细内容 pu>LC6m3a  
0e7v ?UT  
仿真&结果 sJM}p5V  
T >-F~?7Sv  
1. VirtualLab中SLM的仿真 =~EQ3uX  
`HJwwKd  
 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)。 t]&n_]`{.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 k2+Z7#2n  
 为优化计算加入一个旋转平面 El+]}D"  
\uPT-M*  
rW6w1  
Xif`gb6`  
2. 参数：双凸球面透镜 w^p2XlQ<  
s[s^z<4G  
Hd2_Cg FB  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 XqwdJND  
 由于对称形状，前后焦距一致。 dF?pEet?2  
 参数是对应波长532nm。 X|q0m3jt  
 透镜材料N-BK7。 ftH 0aI  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Sqge5v  
<kM%z{p  
q;AQ6k(  
:8QG$
Ua1  
b~~}(^Bg  
#F6ak,9S4  
3. 结果：双凸球面透镜 hs*:!&E  
7SM/bJ-M#  
Fwqv1+  
 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。 ){(cRB$  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 pucHB<R@bL  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 [{c
8:)ar  
pKJ[e@E^  
#,9|Hr%  
vaU7tJ:  
ujSzm=_P  
4. 参数：优化球面透镜 So 5{E4[  
x-QP+M`Pu  
ZEMo`O  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 j>:T)zhyY  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 97g-*K  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 @kK=|(OB'  
 透镜材料同样为N-BK7。 @Uu\x~3y  
E:tUbWVp  
N1$P6ZF  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 hPH7(f|c{g  
Eg:p_F*lr  
>*(>%E~H  
oe<Y,%u"6
 
5. 结果：优化的球面透镜 9c6V&b  
YsDl2P  
>fdN`W}M  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Ue7W&N^E  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 'GyPl  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 -I*A `M  
+Oscy-;  
?|/}~nj7  
7lpVK]  
6. 参数：非球面透镜 =V , _  
pWp2{G^XB  
{3Rax5Ty  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 P&YaJUq.u  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 izw}25SW  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。  R pbl)  
_7;^od=C  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 /%c^ i!=f"  
QUDVsN#  
1L|(:m+  
CvJm7c  
a8 1%M  
7. 结果：非球面透镜 [:'n+D=T3M  
Gpu?z-)  
YMd&+J`  
 生成期望的高帽光束形状。 $^!w`>0C  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 QhUraZ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 H-W)Tq_?-  
~}AP@t*  
\2,18E  
:I('xVNPz  
Uk9g^\H<D  
8. 总结 (n/1:'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 w-$w  
o0L#39`'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。 D2p6&HNT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^IH1@  
VZoOdR:d  
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。 8957$g  
OpLSjr  
扩展阅读 nS4S[|w"  
obq}#  
扩展阅读 p'qH [<s  
 开始视频 zf~zYZSr  
-     光路图介绍 Ol[gck|~  
 该应用示例相关文件： DcA'{21  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 (do=o&9pm  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^mpB\D)q  
?m1$*j  
u2]g1XjeG  
QQ：2987619807 DZRxp,