[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) x&ngCB@O  
应用示例简述 2MV!@rx  
1. 系统细节 }mZsK>  
 光源 sPu@t&$  
— 高斯激光束 %\if
nIQ  
 组件 MJ=(rp=YU9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7$z]oVbO'  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 p41TSALq  
 探测器 )A@i2I  
— 视觉感知的仿真 ODggGB`H`  
— 高帽，转换效率，信噪比 ^an3&  
 建模/设计 O&]P
u5  
— 场追迹： c"|4'#S  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 qs["&\@  
F2B9Q_>P  
2. 系统说明 d0b`qk @4  
Vy-kogVt  
jm~qD T,  
Yv!r>\#0S  
3. 建模&设计结果 y;.U-}e1  
'S[&-D%(3  
不同真实傅里叶透镜的结果： L.%N  
VGHy|5K$  
Po ,zTz  
myR}~Cj;q  
4. 总结 6 4fB$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H{XD>q.  
lZt{L0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 wDL dmrB  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A9?h*/$  
I3#h  
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 h+c}"4m  
qoifzEc`U  
应用示例详细内容 2l8TX#K  
UC u4S >  
系统参数 B!;qz[]I  
6v]y\+  
1. 该应用实例的内容 JfrPK/Vn  
u
B`H9  
9b8kRz[ c  
|%i|P)]  
cNd;qO0$  
2. 仿真任务 K F:W:8  
^2|G0d@.:  
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。 pejG%pJ  
.5t|FJ]`$  
3. 参数：准直输入光源 FtEmSKD  
hDP&~Mk  
aDae0$lc.S  
,.g9HO/R1  
4. 参数：SLM透射函数 9rCvnP=  
#?V7kds]  
]Uy cT3A  
5. 由理想系统到实际系统 -f4>4@y  
+FYQ7UE  
!6d6b@Mv  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 " iKX-VIl  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 x'uxSeH$  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 /IkSgKJiz\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 #Q6.r.3@x  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 #wvmVB.5~  
](z?zDk  
*1>zE>
nlP  
?eU=xO  
h/AL`$  
应用示例详细内容 v4YY6?4  
bM9:h  
仿真&结果 ~kkwPs2V  
c^$+=-G{fd  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Y(`# J[  
Z6`oGFq  
 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)。 =>_k;x  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 +dt b~M  
 为优化计算加入一个旋转平面 6?CBa]QG  
(ohza<X;6  
pFUW7jE  
$;ssW"7~Qn  
2. 参数：双凸球面透镜 4Y=sTXbFt  
7Lv5@  
l5}b.B^w  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %U4w@jp  
 由于对称形状，前后焦距一致。 hlgBx~S[  
 参数是对应波长532nm。 &>0ape  
 透镜材料N-BK7。 T9N&Nh7 3  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Je5UVf3>2&  
LvtZZX6!  
~MgU"P>  
CXzN4!  
)/:r$n7  
f\Fk+)e@  
3. 结果：双凸球面透镜 -d|VXD5N  
upJ|`,G{  
W/U_:^[-  
 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。 bhIyq4N  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5:=ECtKi  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 o`!7~n  
XO=UKk+EK  
_QhB0/C  
jMT];%$[  
pxF<L\L?:  
4. 参数：优化球面透镜 iTt#%Fs)4M  
nt"8kv  
Rilr)$  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ]/_GHG9  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^aW?0qsH  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 L 1fK  
 透镜材料同样为N-BK7。 q0}
?F  
K}]0<\N  
s 4Mi9h_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ""dX4^gtU  
K-xmLEu  
aWLeyXsAu  
f>u{e~Q,  
5. 结果：优化的球面透镜 Tz=YSQy$9  
/R_*u4}iD  
$rZ:$d.C  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 `f@VX :aL}  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Y'.WO[dgf  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 O$><E8q  
`%2e?"OOJ  
8\M%\]_  
wGqQR)a  
6. 参数：非球面透镜 K|H&x"t  
>};6>)0  
4b"%171  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 I92c!`{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,sAN,?eG~  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 R|Oy/RGY$  
S;o U'KOY  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 %^L:K5V  
8Ee bWs*1  
/12D >OK  
"CEy r0h  
bb6 ~H  
7. 结果：非球面透镜 /S]W<8d  
ez2 gy"  
,_66U;T  
 生成期望的高帽光束形状。 :'OC
Q.[{s  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [;c'o5M&  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 I5"ew=x#  
 c|N!ZYJI  
iA~b[20&  
z.H*"r  
ASuxty  
8. 总结 8ycmvpJ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {__Z\D2I  
-R!qDA"  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 W|U!kqU  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0Fw0#eE  
Co2* -[R  
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。 5zlgmCGow  
Sx,O)  
扩展阅读 Lw=.LN  
qYg4H|6  
扩展阅读 O&#bC  
 开始视频 >'i d/  
-     光路图介绍 $'f<4  
 该应用示例相关文件： "y>\ mC
  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 8#
%p[TLj  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 \TG!M]D:  
%Fc,$ =  
I/bED~Z:a  
QQ：2987619807 xMsos?5}