[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) /5>A 2y  
应用示例简述 zP!j {y4w  
1. 系统细节 >T14 J'\  
 光源 c/-'^+9  
— 高斯激光束 d(D|rf,av  
 组件 ? a*yK8S  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 tg2+Z\0)4g  
— 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 p@YbIn  
 探测器 \gir  
— 视觉感知的仿真 *2m{i:3  
— 高帽，转换效率，信噪比 {I$zmVG  
 建模/设计 ,F|49i.K  
— 场追迹： Fe 78YDx?  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Qyj:!-o  
YO.+06X  
2. 系统说明 kKVNE hTp  
ph7]*W-  
DL '{ rK  
`y&2Bf  
3. 建模&设计结果 EBUCG"e  
)c0Dofhg  
不同真实傅里叶透镜的结果： &X}i%etp^2  
al]-*=v7}  
9iK%@k  
u>03l(X6f  
4. 总结 W_]onq6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pc](  
s%l^zA(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 A9y3B^\*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Kl :x?"g)  
{@X)=.Zf  
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。 J}VG4}L  
g % 8@pjk  
应用示例详细内容 kK]L(ZU+  
j@jUuYuDgl  
系统参数 @B>pPCowa  
W
Sx0o}  
1. 该应用实例的内容 T^nOv2@,  
t\,XG  
v==/tr)  
2Ni
{fC?  
OGnuBK
 
2. 仿真任务 {=T9_c  
ff2`4_,|  
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。 )#025>$z  
3c[TPD_:  
3. 参数：准直输入光源 pb|,rLNZ  
^" UZ.@sq'  
/V E|FTs  
3m/XT"D  
4. 参数：SLM透射函数 Nb/Z+  
zCFXQi  
= _/XFN  
5. 由理想系统到实际系统 sK|+&BC
 
<3[0A;W=1  
*skmTioj&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2Afg.-7EP  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。  s{T6qJ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 *~jTE;J  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 8/ PS#dM\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 h5 PZ?Zd  
@@#h-k%k-  
yz^Rm2$f9  
L
<ET"&b;4  
ze#r/j;sw  
应用示例详细内容 !,JV<(7k  
=$F<Ac;&  
仿真&结果 Amj'$G|+hj  
c#`&u
Lp  
1. VirtualLab中SLM的仿真 R2f^dt^  
\~I>@SG2W+  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 [ih^
VlZ  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 lWk/vj<5  
 为优化计算加入一个旋转平面 +E }q0GV  
+Z=DvKsTJ  
cP>[H:\Xc  
|sPUb;&~  
2. 参数：双凸球面透镜 Isg\ fSK<j  
Zd8`95  
`z<I<  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 trMwFpfu  
 由于对称形状，前后焦距一致。 fsUZG6  
 参数是对应波长532nm。 V5bB$tL}3  
 透镜材料N-BK7。 NWII?X#T}  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 }5lC8{wZ  
4>(
rskl_  
z?'z{+HY  
sc$I,|d2  
 Jju^4  

k83S.*9Mx  
3. 结果：双凸球面透镜 ;><m[l6  
=&roL7ps  
&ZI-#(P  
 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。 sff4N>XAl<  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 nX
fdf-  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ,d$D0w  
Ny
l)B7/w  
p|Nh:4iN  
A/88WC$v  
tYCVVs`?  
4. 参数：优化球面透镜 KLgg([  
w L4P-4'  
.pyNET  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 \"6?*L|]  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 c]R27r E  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 3U%kf<m=  
 透镜材料同样为N-BK7。 lwm 9gka  
3_ko=& B$  
e$o
]f"(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 dK>sHUu  
59BB-R,V  
R$i-
%3  
q@vqhE4  
5. 结果：优化的球面透镜 j?1wP6/NP  
f-Zi!AGh>  
Ix+eP|8F  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 vF1Fcp.@  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 x.Tulo0/  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 }mpFo2  
I %|;M%B  
(h'Bz6K  
pKaU [1x?%  
6. 参数：非球面透镜 'PWA  
NiD_v  
yf/i)  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @W-0ybv  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _fS4a134R  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 i(> WeC+  
&
pW2R}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *auT_*  
jcHyRR1R  
&cwN&XBY  
KkCsQ~po  
gF
l@A}  
7. 结果：非球面透镜 "EwzuM8f  
Uo;a$sR  
c2-oFLNP=  
 生成期望的高帽光束形状。 Hb0_QT~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。
N9 h|_ax  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7[I +1  
JJ9R, 8n6  
~ +h4i'  
v2k@yxt(  
|5jrl|  
8. 总结 AkCy C1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 wHh6y?g\  
t1wzSG  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 nDyA][  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w|abaMam  
pog   
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。  aW9\h_$  
oU se~  
扩展阅读 \i+Ad@)  
9sI&d  
扩展阅读 kU,g=+2J  
 开始视频 ]-_ ma  
-     光路图介绍 QseV\;z  
 该应用示例相关文件： 2MmHO2  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Xk\IO0GF  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 5)A[NTNJx  
}B_?7+  
&2S-scP  
QQ：2987619807 H3 -?cy