[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*:%#b  
应用示例简述 -(F}=o'  
1. 系统细节 k2$pcR,WM  
 光源 u6F>o+Td)  
— 高斯激光束 l"A/6r!Dp  
 组件 Wh..QVv  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 S6(48/  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 M9A1 8d|  
 探测器 Uz_p-J0  
— 视觉感知的仿真 7Y[ q)lv  
— 高帽，转换效率，信噪比 = g &  
 建模/设计 z/`+jIB  
— 场追迹： Qw5(5W[L  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 vD9\i*\2  
ULxQyY;32  
2. 系统说明 !L{mE&  
k kAg17 ^  
HZ%V>88  
n}F$kyI  
3. 建模&设计结果 V\x'w*FP  
']eN4H&=?}  
不同真实傅里叶透镜的结果：  q/ Y4/  
gJr)z7W'8  
+B " aUF  
__xmn{{L6P  
4. 总结 XWAIW=.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |Vqm1.1/Zv  
'%t$mf!nV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @,eo*
 
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2<5LQr  
8)eRm{  
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。 |(*btdqy3  
Z(c
SM  
应用示例详细内容 rhQ+ylt8I  
#*.4Jv<R  
系统参数 PvV\b<Pe+  
<Tjhj*  
1. 该应用实例的内容 MbCz*oW  
Bj2iYk_cLa  
)cRHt:  
r3U7`P   
W|@SXO)DY  
2. 仿真任务 q6$6:L,<  
1}|y^oB\-  
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。 ]^.`}Y=`g  
#&IrCq+  
3. 参数：准直输入光源 ]~dB|WB  
(*\&xRY|C  
fJ.=,9:<  
Od;k}u6;<  
4. 参数：SLM透射函数 K/C}  
p gLhxc:  
OfBWf6b  
5. 由理想系统到实际系统 6x(b/`VW  
> `eo0  
v"(6rZsa  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 .O0eSp|e  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 n8!|}J  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 =v\}y+ Yh  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 hr.mzQd  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ^Ff fc@=  
(AZneK :*  
?:60lCqj  
U= 
n  
8q9^  
应用示例详细内容 cp8w _TPU  
/rD9)
 
仿真&结果 4%nK0FAj  
7YTO{E6]d\  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Q_,!(N  
oSMIWwg7G  
 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)。 av(qV$2  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 u SZfim@Z7  
 为优化计算加入一个旋转平面 ;_< Yzl  
w\d1  
w].DLoz  
78xiT  
2. 参数：双凸球面透镜 mL}Wan  
',FVT4OMw  
fvTp9T\f3  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 2i6P<&@  
 由于对称形状，前后焦距一致。 JK^%V\m  
 参数是对应波长532nm。 L~|_)4  
 透镜材料N-BK7。 *yI((G/  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 NODE`VFu  
r7U[QTM%  
_pS)bxw  
'2|mg<Ft  
<4?(|Vh[m]  
<Vyl*a{%  
3. 结果：双凸球面透镜  :5^5l  
}VH`\g}  
t2.]v><  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 :8)3t! A  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ezJ^ r,D|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 f]Z9=  
uX7"u*@Q*~  
y>UQm|o<W  
%kBrxf  
yq[CA`zVN  
4. 参数：优化球面透镜 O'~^wu.  
QE;,mC>  
i}:^<jDv?  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 r)qow.+&  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 m:;`mBOc3  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 g( eA?  
 透镜材料同样为N-BK7。 M|z4Dy  
G8W^XD  
5X-d,8{w _  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 GV)DLHiyxX  
y7R{6W_U>  
n)]u|qq  
b Oh[(O!  
5. 结果：优化的球面透镜 U3>ES"N  
Dm;aTe  
J]*?_>"#8  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 5&U?\YNLa  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /LCRi  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Kzfy0LWM  
y7 W7270)  
h5H#xoCXp  
pEGHW;  
6. 参数：非球面透镜 kvt"7;(  
.)=j~}\  
j=b-Y  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。
/$ueLa  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Wf$P+i*  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 H]f
8W]"c[  
euh rEjwkH  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `~W?a  
Z2\Xe~{  
%LdFS~  
W(*?rA-PP  
tj!~7lo  
7. 结果：非球面透镜 QW@`4W0F  
{D8[pG%z  
!='&#@7u  
 生成期望的高帽光束形状。 ->YF</I  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 71yf+xL  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Zo5.Yse  
&uTK@ G+  
o{ \r1<D  
jP"='6Vrw  
2Yd;#i)  
8. 总结 h)C`w'L  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4ze4{a^  
=dI2j@}c  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 T .L>PL?=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #v4q:&yKf  
Z0%Qy+%  
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。 > 1&_-  
UzmD2AsO"  
扩展阅读 < G:G/  
y{\K: 
 
扩展阅读 IOOAaa @(  
 开始视频 2l!* o7  
-     光路图介绍 gkDlh{  
 该应用示例相关文件： H#j Z'I  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 z@em1W0?Z  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 sv?Lk4_  
o]*#|4-  
<ekLL{/O'  
QQ：2987619807 |d8x55dk