[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) ]9 ArT$
 
应用示例简述 l_1y#B-k5  
1. 系统细节 x=7qC#+)  
 光源 <*vWcCS1  
— 高斯激光束 g?mfpw
Zj  
 组件 d.)%C]W{  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ij|+MX  
— 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 ` &E-  
 探测器 8Q*477=I  
— 视觉感知的仿真 $
lC*q  
— 高帽，转换效率，信噪比 Jq1^}1P  
 建模/设计 x3QQ`w-  
— 场追迹： &y~~Z [.F,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 mT3'kUZ}]  
6z-&Zu7@  
2. 系统说明 kzb%=
EI  
< 9 vS  
}23#z  
#% 1|$V*:  
3. 建模&设计结果 Pi!3wy  
Z'V"nhL  
不同真实傅里叶透镜的结果： ,5 ylrE  
jW<aAd  
q'  
Di^7@}kQS  
4. 总结 1k:s~m?!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 'y? HF@NJ  
-:P`Rln  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 o(|fapK.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
Li{R?Osx  
jWX^h^
n7K  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ZQ_&HmgRy  
f'-) 3T  
应用示例详细内容 XVRtfo  
hj*Fn  
系统参数 .zMM!l3  
b~L8m4L  
1. 该应用实例的内容 @:M?Re`L  
"{X_[  
LL}b]B[  
@0qDhv s  
)h&*b9[B=  
2. 仿真任务 4or8fG  
k@RIM(^t  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 M?FbBJ`sF  
Q*c |!< &e  
3. 参数：准直输入光源 bpv?$j-j  
NW*qw q  
NU#rv%p  
B;6N.X(K  
4. 参数：SLM透射函数 `JrvD  
6z2_b wo  
*]u
j0@S  
5. 由理想系统到实际系统 v."0igMO  
Z7@~#)3  
h=`1sfz  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 {W5
D)  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 <Ky6|&!  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 OM4q/!)A]  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 %x5zs ]4^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 DdG*eKC  
1r-#QuV#  
d J;y>_  
F87aIJ.pGN  
YJ[Jo3M@j0  
应用示例详细内容 =nTNL.SX  
$>M A  
仿真&结果 RE?j)$y?`  
i)[8dv  
1. VirtualLab中SLM的仿真 -1P*4H2a  
5uJ{#Zd  
 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)。 <s737Rl  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 cYafQyU  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~5xs$ub  
::Nhs/B/  
z/IZ ;K_e  
x(UOt;  
2. 参数：双凸球面透镜 HNj6Iw  
oD=6D9c?  
V.8pxD5s  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =C[2"Y4JK0  
 由于对称形状，前后焦距一致。 C*f3PB=H_  
 参数是对应波长532nm。 #FHyP1uyc  
 透镜材料N-BK7。 VSJ08Ngi   
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 eK]$8l|LI  
DwLl}{r'  

df$VC  
!KEnr`O2u  
EEJsNF  
:d5fU:  
3. 结果：双凸球面透镜 +l,6}tV9  
1D pRm(  
6}>:s
r  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 E{-W#}#  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .eSMI!Y=  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 >10pk  
;J)8#
|  
\EC=#E(  
O [81nlhS0  
/h!Y/\kI  
4. 参数：优化球面透镜 Owa]ax5  
c_33.i"I}  
)^ky @V  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 mu!hD^fw  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 6a=Y_fma  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 %](H?'H  
 透镜材料同样为N-BK7。 ~D9VjXfL)  
t#p*{S 3u  
Yom,{;B
v  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mOUIGlv  
>;;tX3(  
8#S}.|"?F  
s|1BqoE  
5. 结果：优化的球面透镜 M_4:~&N$  
WG_20JdJY  
,
3zF_y(*Y  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。
}#rdMh  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 l9 |x7GB  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $|2@of.  
V`n;W6Q17  
rX*ATN  
J01Y%W  
6. 参数：非球面透镜 l{{wrU`  
*$KUnd
-T  
YJ&K0%R  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 /cy'% .!  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 es` A<  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 B~0L'8WzW  
iE|qU_2Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 UI*^$7z1 +  
Au6*hv3:  
KXg
C]IO~  
Z(8'ki  
4<['%7U_[  
7. 结果：非球面透镜 O>E2G]K]\  
CTbz?Kn  
e$E~@{[1)  
 生成期望的高帽光束形状。 M=n_;3,o  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 #>
|l"1  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Qr/8kWa0C  
z_dorDF8`>  
',MiD=_  
&~u=vuX  
L29,Y=n@  
8. 总结 o|s JTY  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pX:FXzYQ  
OZF^w[ `w  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 %G<!&E!0h  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K8`M~P.  
[I;5V=bKW  
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。 H(^O{JC]y!  
_u`NIpXSP  
扩展阅读 e
#YQA  
1`tE Hu.  
扩展阅读 hSZ0 }/  
 开始视频 )V^J^1  
-     光路图介绍 U8Pnt|0M  
 该应用示例相关文件： VOYuog 5o  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 -$(,&qyk  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真
NX$S^Z\QI  
N#;k;Z'iL  
y&0&K4aa  
QQ：2987619807 oRM,_