[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) GnrW{o  
应用示例简述 'Oy5G7^R  
1. 系统细节 :$Q]U2$mPS  
 光源 /\uH[[s  
— 高斯激光束 k>;r9^D  
 组件 n[:AV  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 \Bc
JDdL  
— 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 \ Q8q9|g?]  
 探测器 5`'au61/2  
— 视觉感知的仿真 Xa%&.&V  
— 高帽，转换效率，信噪比 h8= MVh(I  
 建模/设计 ~K#_'Ldrd  
— 场追迹： \3(|c#c  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ?CW^*So  
qMdtJ(gq  
2. 系统说明 t2%@py*bU  
_KhEwd  
'j<:FUDJ  
b:5%}  
3. 建模&设计结果 <_{4-Q>S3#  
JvWs/AG1  
不同真实傅里叶透镜的结果： grfdvN  
O{cGk: y  
\ [^) WQ  
&B7+>Ix,  
4. 总结 3G/ mB  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lp0T\ %  
?r'TH/>  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 zmfRZ!Eh  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {L-aXe{  
U>B5LU9&  
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。 c>WpOZ,  
ywQ!9 \  
应用示例详细内容 D7_Hu'y<o  
IU'!?XVo  
系统参数 (zw=qbS&  
k E#_Pc  
1. 该应用实例的内容 ;'Vipj  
6=g]Y!o$  
Jyz$&jqyr'  
x [{q&N!"`  
mA] 84zO  
2. 仿真任务 >gZk 581/  
Fb{`a[&  
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。 "J[i=~(  
5)>ZO)F&  
3. 参数：准直输入光源 ZG\
I1  
wp]7Lx?F  
Yr"!&\[oz  
J.e8UQ@=5  
4. 参数：SLM透射函数 j#nO6\&o  
hA1gkEM2o  
Q!2iOvK  
5. 由理想系统到实际系统 }2BH_  2  
fCt\2);a  
$G-N0LV  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 '^oGDlkr H  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &W)+8N,L  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 XC/]u%n8](  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 )*TW\v`B  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。
%M;_(jda  
i^s`6:rNu  
l`M5'r]l  
=FD`A#\C~  
v-7Rb)EP  
应用示例详细内容 EDgob^>  
RZ<+AX9R  
仿真&结果 hV>4D&<  
BudWbZ5>Ep  
1. VirtualLab中SLM的仿真 JW%/^'  
z"s%#/#  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 1W}nYU  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 %];h|[ax]  
 为优化计算加入一个旋转平面 &8X .!r`f  
,2 g M-  
Kixr6\  
,3J`ftCV  
2. 参数：双凸球面透镜 h[-d1bKwS  
P
"V{y|2  
G1?0Q_RN  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 
z3vsz  
 由于对称形状，前后焦距一致。 /mMAwx  
 参数是对应波长532nm。 [ n0##/  
 透镜材料N-BK7。 tkdBlG]!  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 sx[&4 k[  
q2S!m6!  
,{uW8L  
"J8;4p  
:!+}XT7)/  
}:RT,<  
3. 结果：双凸球面透镜 nI`f_sp  
XoKO2<3  
#LN5&i;s  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。
^8';8+$  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Bg 7j5  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 $TD~k;   
+&7[lsD*  
JGk3b=K  
5q(]1|Sei  
xb+RRTgj  
4. 参数：优化球面透镜 `x{.z=xC  
(b/A|hl  
M1/M}~  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 nOA
J9  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 }pl]9  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 H[BD)  
 透镜材料同样为N-BK7。 ,]PyDq6  
eKZ@FEZ  
yqC Q24  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 c-4m8Kg?L  
nabBU4;h  
A9\]3 LY  
fBf4]^  
5. 结果：优化的球面透镜 DU5:+" u3  
r/NSD$-n  
KGV.S  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 m,W) N9 M  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 F_A%8)N  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 GBH_r0  
uipq=Yp.  
X,C*qw@  
]{f^;y8  
6. 参数：非球面透镜 <Rcu%&;i  
s<[A0=LH  
*4<4  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 o"rq/\ovv  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 [[:UhrH-  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 )E'Fke  
QGs1zfh
*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 D(y+1^>  
[8>z#*B  
aq3~!T;W  
,Bisu:v6FW  
@Ii-NmOr  
7. 结果：非球面透镜 21r== H$  
j|:dYt`WM  
4p.^'2m  
 生成期望的高帽光束形状。 ' |&>/dyq  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 :.*HQt9N  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 0cHfxy3  
QX[Djz0H8  
J,f/fPaf7  
10p8|9rE}B  
6X/wdk  
8. 总结 +'%@!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `E@kFJ(<On  
~12_D'8D[  
 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_J,[#&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 t/}L36@+  
\tY"BC4.  
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。 >lrhHU  
{m[s<A(  
扩展阅读 <OTWT`G2  
B$rTwR"(-  
扩展阅读 Pg
MbMH  
 开始视频 5iVQc-m&  
-     光路图介绍 l^\(ss0~  
 该应用示例相关文件： iOXZ]Xj5  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 >OV<_(S4  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 \)OEBN`9#  
*ZaaO^!  
F|>05>8  
QQ：2987619807 MaO"#{i