[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) pX+4B=*  
应用示例简述 m!5Edo-;<  
1. 系统细节 .cm2L,1h  
 光源 (x fN=Te,-  
— 高斯激光束 "T9UedZ  
 组件 kH8/
8  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 NfUt\ p*  
— 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 k!Q{u2  
 探测器 @VPmr}p:{  
— 视觉感知的仿真 Q(36RX%@  
— 高帽，转换效率，信噪比 Wy%FF\D.Y  
 建模/设计 Z&O6<=bg!  
— 场追迹： bQ(-M:  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 3)yL#hXg)  
`/^ _W <  
2. 系统说明 gB
~^dv {  
PD&gC88
  
sn"z'=ch  
0(*L)s,5  
3. 建模&设计结果 wZs 2aa  
1jej7p>K  
不同真实傅里叶透镜的结果： ]f0OmUHR5i  
UWidT+'Sa  
Ek1c>s,t  
Nte$cTjX  
4. 总结 /ywP 0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N<1+aL\  
`XpQR=IOMb  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 S*$?~4{R  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SnR2o3r-Of  
4Y$\QZO  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 aydNSgu  
G:p85k`  
应用示例详细内容 &7oL2Wf  
+FAj30  
系统参数 MXa^g"  
JJM<ywPGp  
1. 该应用实例的内容 Px&_6}Y
Wy  
N!Rt040.%  
}zx ~  
3ye  
Rq%Kw> {&  
2. 仿真任务 ddyX+.LMk  
Xh>($ U  
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。 5|nc^ 12  
r4fHD~#l{  
3. 参数：准直输入光源 Z Cjw)To(  
t:5-Ro  
# )y/aA  
 RQb}t,  
4. 参数：SLM透射函数 wV"`Du7E;  
Yu>DgMW
 
hd u2?v@  
5. 由理想系统到实际系统 @J"tM.  
~y2zl  
-X~mW  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 YT Zi[/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ##*]2
Dy  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 4G?^#+|^  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 6:O<k2=2  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 m^G(qoZ]  
GD{L$#i!  
9MYk5q.X:  
z.!N|"4yr  
hU8Y&R)=9  
应用示例详细内容 &J*M  
L"NHr~  
仿真&结果 <"J]u@|  
U8w_C\Q  
1. VirtualLab中SLM的仿真 sfj+-se(K.  
iU;e!\A  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 +t+<?M B  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 r8Mx+r  
 为优化计算加入一个旋转平面 IB/3=4n^|  
t82'K@sq  
eZLEdTScM  
UtQey ;w  
2. 参数：双凸球面透镜 6(Pan%  
La;GS  
BVNW1<_:  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 rtRbr_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 zKO7`.*  
 参数是对应波长532nm。 e "A"  
 透镜材料N-BK7。 lUm(iYv;H  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 8w&-O~M  
s|]g@czan  
,erf{"Nh  
(~=.[Y  
#]kjyT0  
HYmC3  
3. 结果：双凸球面透镜 W]9*dabem  
?;XEb\Kf  
f'^uuO#x  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 mm-s?+&M;  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 * x/!i^  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 //q(v,D%Q  
EiL#Dwx  
zTF{ g+  
b-&iJ &>'  
lW&(dn)}  
4. 参数：优化球面透镜 }}JMwT  
d(T4Kd$r  
%9J@##+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ;*<tU n^t  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 T{k P9 4  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 s[yWBew  
 透镜材料同样为N-BK7。 F4
EAC|Y  
H5=kDkb  
jxh:z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 l_vGp  
7A)\:k  
,c p2Fac  
Y'iX   
5. 结果：优化的球面透镜 2bp@m;g$  
21uK&nVf^l  
6#?T?!vZ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 8M,*w6P  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /4:bx#;A  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >lQo _p(;  
|*&l?S  
]gk1q{Ql<  
`8:)? 0Ez  
6. 参数：非球面透镜 ?"6Zf LRi  
/`*{57/3  
06&J!,p :  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Q`ua9oIJ=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 I"07x'Ahq3  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 'wND  
_
R4}\3}!  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )`\hK  
U v2.Jo/Q  
`ONjEl  
@I_cwUO  
9wgB JJl7  
7. 结果：非球面透镜 e~o
!Qm  
y+k_&ss  
Jh26!%<Bl  
 生成期望的高帽光束形状。 h)KHc/S  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 YG "Ta|@5  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 51#*8u+L  
^9g$/8[^c_  
"g{q=[U}  
:RaQ =C  
Ot=jwvw  
8. 总结 $^Fl*:6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {keZ_2  
OxlA)$.hpu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (m~>W"x/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 88
g3<&  
jkAjYR.  
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。 M&Uy42,MR  
?bTfQH vX  
扩展阅读 U&!TA(Yr  
54 lD+%E  
扩展阅读 C"hN2Z!CD|  
 开始视频 kB7vc>@1  
-     光路图介绍 ( xs'D4  
 该应用示例相关文件： q!Du J  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 vB:\ZX4  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 :ym?]EL4o  
+&GV-z~o  
YW}$eW*  
QQ：2987619807 \Z-th,t