[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) WUo\jm[yr  
应用示例简述 8ICV"8(  
1. 系统细节 bar=^V)  
 光源 s$?LMfT  
— 高斯激光束 SWY  
 组件 nm
& pn*1  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 {qbe ye!  
— 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 rGXUV`5Na  
 探测器 Sk1t~  
— 视觉感知的仿真 "
a}fwg9Y  
— 高帽，转换效率，信噪比 Hb::;[bm:  
 建模/设计 Dte5g),R  
— 场追迹： erbk(  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Gk/cP`  
%?aq1 =B  
2. 系统说明 >T c\~l  
j;7E+Yp  
{7c'%e  
^Y+Lf]zz*  
3. 建模&设计结果 X{H
h^H  
M8<
Vd1-5  
不同真实傅里叶透镜的结果： _H@ATut  
5ya^k{`+ZO  
ZTz07Jt  
ciiI{T[Z  
4. 总结 -W<
1BJE  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %=Z/Frd  
DcdEt=\)h  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;b~\[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3)6-S  
V$w lOMp  
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。 'L-DMNxBr  
QkW'tU\^  
应用示例详细内容 jl&Nphp  
p

r7lm5  
系统参数 m%apGp'=1  
u:2Ll[ eo  
1. 该应用实例的内容 |*UB/8C^/!  
qy)~
OBY  
mfaU_Vo&  
_p+E(i 9  
%)?jaE}[  
2. 仿真任务 eh `%E0b}  
h]
k$K  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 `o295eiY(b  
Z[d13G;  
3. 参数：准直输入光源 %dg[ho  
25-h5$s  
 w:QO@  
_/noWwVu  
4. 参数：SLM透射函数 -X~|jF  
~'KqiUY  
RK &>!^  
5. 由理想系统到实际系统 /*,_\ ;  
.6a
zUD4  
@`:X,]{  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 o!KDeY  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 L*[3rqER  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ->{-yh]jv  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @x+2b0 b  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 @r/~Y]0Ye5  
M?%x=q\<  
uHSnZ"#  
?X6}+  
-Z$u[L [c  
应用示例详细内容 ]kTxVe  
ybE
2N  
仿真&结果 #IM.7`I  
tLa%8@;'$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ~Ss,he]Er  
jJNCNH*0  
 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)。 35e{{Gn)v  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ^zQI_ydG  
 为优化计算加入一个旋转平面 yvoz 3_!  
o5?Y   
!h7.xl OpN  
Gw$5<%sB  
2. 参数：双凸球面透镜 >VkBQM-%  
X]D,kKasG  
R8Vf6]s_  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 pcwYgq#5  
 由于对称形状，前后焦距一致。 %8tE*3iUF  
 参数是对应波长532nm。 U\tx{CsSz  
 透镜材料N-BK7。 hyf ;f7`o  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 */n8T]s  
@CmKF  
u/u(Z&  
A!B.+p[G  
p|ink):  
@nY]S\if  
3. 结果：双凸球面透镜 0>N6.itOz  
Wq1 jTIQ  
TjEXR$:<  
 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。 ggx_h  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 PVBz~rG  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 5z!$=SFz  
\toU zTT  
UgC65O2  
bT^dtEr[  
\H@1VgmR;  
4. 参数：优化球面透镜 wc4BSJa,19  
hcj}6NXc  
| :-i[G?n  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 $}gMJG  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 VIP7j(#t_g  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 :]m.&r S,  
 透镜材料同样为N-BK7。 fx{8ERo  
2+ cs^M3  
wgS,U}/i  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 M}V!;o<t^  
MxIa,M<  
(O5Yd 6u  
4\Y5RfLB_  
5. 结果：优化的球面透镜 <ukBAux,D  
YOD.y!.zq7  
Zp9. ~&4o-  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 %'=*utOxy  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 i.vH$  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。  S=(O6+U  
:pqUUZ6x&  
]]O( IC  
k||t<&`Ze  
6. 参数：非球面透镜 S%i^`_=Q  
tNi>TkC}`  
>CqzC8JF  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 USz~l7Xs  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,RV qYh(-|  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 }aVZ\PDg  
o eUi  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 lD/9:@q\V  
Q!e560@  
?BnU0R_r]  
@Nek;xJ  
KhHFJo[8sf  
7. 结果：非球面透镜 "La;$7ds  
"]+g5G  
O,Q.-  
 生成期望的高帽光束形状。 x;n3 Zr;(  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 g"!(@]L!@  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 WTJ 0Q0U  
a[-!X7,IU  
uZ!YGv0^  
 x]+PWk  
<1D|TrP  
8. 总结 i+*!"/De  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 AI-*5[w#A  
*VZ|Idp  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?l0eU@rwQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &]nx^C8V;  
c{1;x)L  
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。 K3yQ0k |  
.,bpFcQ  
扩展阅读 _QPqF{iI  
FZr/trP~  
扩展阅读 k6(7G@@}  
 开始视频 P!eo#b^S  
-     光路图介绍 D0D=;k   
 该应用示例相关文件： ,&P 4%N"  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 f!9i6  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 m@td[^O-  
w&p
+mJL.  
jf~](TK  
QQ：2987619807 G,u=ngZ]