[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) YlXqj\a  
应用示例简述 ] I5&'#%2  
1. 系统细节 iGBHlw;A  
 光源 ";upu  
— 高斯激光束 BO+to.  
 组件 %"ehZd0r  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Of-8n-  
— 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 )1g\v8XT  
 探测器 Qnx?5R-}ZU  
— 视觉感知的仿真 3
9x 4(  
— 高帽，转换效率，信噪比 '8LHX6FXK  
 建模/设计 L+lX
$k  
— 场追迹： YXg^t$  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。
8
\+XtS  
([A%>u>h  
2. 系统说明 IH"_6s#$&  
 `ghNS  
xs?]DJj  
;,Os3  
3. 建模&设计结果 KDr)'gl&  
JHuA}f{2&  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8\bZ?n#dn  
XvZ5Q  
@2eH;?uO  
u&'&E   
4. 总结 =%{E^z>1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 91ec^g  
o}Zl/&(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Hiih$O+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6-\C?w A  
-AXMT3p=1  
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。 ?Hbi[YD  
w69G6G(  
应用示例详细内容 m@yx6[E#  
2\#
~%D>[  
系统参数 MNX-D0`g  
(`d_DQ  
1. 该应用实例的内容 N8Un42  
h[]3#  
Mvk#$:8e  
a61?G!]  
OKCX>'j:S  
2. 仿真任务 /?C6oj1  
KvEZbf3f  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Jh%k:TrBm  
h}%yG{'/M=  
3. 参数：准直输入光源 30h1)nQ$h}  
;{rl Y>  
{ZgycMS  
NmV][0(BS  
4. 参数：SLM透射函数 `(L<Q%  
L/:u  
cWa>rUsF  
5. 由理想系统到实际系统 L\^H#:?t  
5G#K)s(QC  
8;P_KRaE  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 p+R8Mo;I  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 I`}x9t  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 dYhLk2  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 LiD-su D  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 7h.:XlUm|  
yGPi9j{QXq  
XXZ$^W&  
+isaqfy/  
z(beT e  
应用示例详细内容 0"M0tA#  
'p(I!]"uo  
仿真&结果 :=%`\\  
3yIC@>&y(8  
1. VirtualLab中SLM的仿真 0N3S@l#,\A  
+luW=
j0V  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 bq`0$c%hN  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 f%Bmx{Ttq  
 为优化计算加入一个旋转平面 As*59jkB  
"a>a "Ei  
PRF^<%mkI  
5P < F  
2. 参数：双凸球面透镜 -\=kd {*B  
qxglA*/ [  
%D}]Z=gp  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ]#oqum@Yf1  
 由于对称形状，前后焦距一致。 %Tv^BYQAZ  
 参数是对应波长532nm。 [+v}V ,jb  
 透镜材料N-BK7。 %+Khj@aX  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 pxs`g&3yd  
`=f1rXhI+1  
)*3sE1  
79Vp^GG7  
a"0'cgB}  
c6)q(zz  
3. 结果：双凸球面透镜 zbL6TP@=  
:j0r~
*z-  
ce
qYyVy  
 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。 %z:;t  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2*1s(Jro  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 e#$ZOK)`  
/h'b,iYVV  
j8gi/07l  
(eAh8^)  
*QpKeI  
4. 参数：优化球面透镜 +EBoFeeIG  
f<0nj?  
xN#. Pm~  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ?#917M  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 %L$P']%t@  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 vMOit,{  
 透镜材料同样为N-BK7。 SggS8$
a`  
URD<KIN>  
Kr]`.@/.S  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *u%4]q  
Ng3MfbFG  
DHV#PLbN$  
i XI:yE;  
5. 结果：优化的球面透镜 3q.O^`y FU  
PDcZno?  
It@ak6u?  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 A@0%7xm  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 *:}NS8hP  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 6"W~%FSJX  
}9xEA[@;  
DN@T4!  
6Hn3  
6. 参数：非球面透镜 /IC7q?avQN  
+)fl9>Mb  
$Q|t^(  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 dviL5Eaj  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Osdw\NNH~M  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 :,=no>mMx  
]64mSB  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 wKCHG/W  
M"]~}*  
>]k'3|vV  

'%`Wy@  
!#nlWX:~  
7. 结果：非球面透镜 :sBg+MS  
*Ki ],>_~  
r c7"sIkV  
 生成期望的高帽光束形状。 wvm`JOP:A  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 $3sS&i<  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Q+[e)YO)  
tw]RH(g+#  
e1X*}OI  
0f 1Lu) 2  
gaC^<\J  
8. 总结 #s1O(rLRl  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;jTP|q?|{  
` =!&9o  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 tqE LF  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1@kPl[`p'  
>yn%.Uoh@  
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。 4XDR?KUM  
2@o_7w98  
扩展阅读 tH<v1LEZN  
s,Cm}4L6  
扩展阅读 +n]U3b  
 开始视频
s&p*.I]@>  
-     光路图介绍 Te~"\`omJ3  
 该应用示例相关文件： {
hX.R  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 0CxQ@~ttl  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 5DfAL;o!  
X|H%jdta  
gO?+:}!  
QQ：2987619807 `/<KDd:_t