[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) +WX/4_STV  
应用示例简述 aDlp>p^E>  
1. 系统细节 R@e'=z[%1  
 光源 @W,jy$U  
— 高斯激光束 GP:<h@:798  
 组件 ,_z79tC{s  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [4)Oi-_Y>  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 t],a1I.gk  
 探测器 FD=% 4#|  
— 视觉感知的仿真 bR\7j+*&  
— 高帽，转换效率，信噪比 Hv,|XE@Y  
 建模/设计 7qKz_O  
— 场追迹： 2e48L677-  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 NvK9L.K  
F(")ga$r  
2. 系统说明 ycA<l"  
0<M-asI?  
%nA})nA7=  
i~B?p[  
3. 建模&设计结果 CH++3i2&  
C@M-_Ud>Q  
不同真实傅里叶透镜的结果： {Jr1K,  
MK< y$B{}  
qGk+4 yC  
d^=BXCoC  
4. 总结 ,H7X_KbFD4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4pmeu:26  
oO}g~<fYG  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 r>mBe;[TX  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \;;M")$  
2+]5}'M  
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。 \Ne`9k  
`sjY#U
a<  
应用示例详细内容 !$I~3_c  
];bRRBEU  
系统参数 "2%z;!U1  
(leX` SN0u  
1. 该应用实例的内容 %h.zkocM  
so))J`ca)  
vu0Ql1  
6)[moR{N1  
%G?@H
ye3  
2. 仿真任务 j?T'N:Qd  
f-U zFlU  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 srS!X$cec  
I| TNo-!$  
3. 参数：准直输入光源 r[9m-#)>  
nnlj#  
!
$)reaS  
Ae5A@4  
4. 参数：SLM透射函数 iSfRJ:_&6  
&1\/B  
O]:9va  
5. 由理想系统到实际系统 dJuyJl$*  
EKc<|e,F  
+.cpZqWn3  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ^sv|m"  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 xU'z>y4V$  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 \p!UY3'  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1$cl "d`~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !Uiq3s`1T  
Va!G4_OT  
(l5p_x  
(Jp~=6&lKf  
FDoPW~+[  
应用示例详细内容  bPsvoG  
N:G]wsh  
仿真&结果 {7y;s  
]($ \7+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ED0cnr\yG  
~EtGR # N  
 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)。 }L0 [Jo:  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 z|s(D<*w  
 为优化计算加入一个旋转平面 fY]"_P  
B*/!s7c.  
:'h$]p%  
}6Pbjm*  
2. 参数：双凸球面透镜 .!1[I{KU  
&l6@C3N$  
m.++nF  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 _'D(>e?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 `%YMUBaI  
 参数是对应波长532nm。 MlTC?Rp#  
 透镜材料N-BK7。 x'EEmjJ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Kp7DI0~  
,ye}p1M  
cb-IRGF  
<NZPLo F  
j$T12  
^%!{qAp}Z  
3. 结果：双凸球面透镜 $yU 5WEX  
7U7!'xU  
5V 2ZAYV  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 zk<V0NJIL*  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 cB&_':F  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 G]h_z|$K  
?I]AE&4'  
O=__w *<  
gk%01&_>4  
  Z9:  
4. 参数：优化球面透镜 YCRE-5!  
0"7+;(\1Rk  
4eWv).  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 J0V m&TY  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =`x }9|[  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 %NQ mV_1  
 透镜材料同样为N-BK7。 MK3h~`is  
JuZkE9C,${  
4T@+gy^.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 U/'l"N[  
Oj-\  
_Q:z -si  
g$]WKy(D  
5. 结果：优化的球面透镜 s(py7{ ^K  
xJZaV!N|  
p2Khfl6-  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。
Muwlehuq  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -]wEk%j  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 (:8a6=xQ  
W=HvMD  
^EiU>  
'v^Vg  
6. 参数：非球面透镜 R'sNMWM  
2|x !~e.  
^g4Gw6q6  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 N!ihj:,  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 eL~xS: VT  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 t+w{uwEY  
?j8!3NCl}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 fY^CIb$Y  
+D5gbxZX  
cFc(HADM`r  
(s&:D`e  
%|e)s_%XE  
7. 结果：非球面透镜 =/K)hI!u  
eP"B3Jw  
:%& E58  
 生成期望的高帽光束形状。 qkKl;Z?Y:  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ]y.V#,6e  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。  g*a+$'  
^R:&c;&,  
Nl[&rZ-&  
>3p~>;9sc  
M6
&=-  
8. 总结 <Q(E {c3"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 tTBDb  
F%<*a,m6g  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 N ;=zo-8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2*Qi4%s#  
y5F+~z}{  
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。 "LTw;& y  
ef^GJTv&k  
扩展阅读 |l8=z*v<  
6HZtdRQF  
扩展阅读 el`?:dY H  
 开始视频 0 aH&M4  
-     光路图介绍 |` ~ioF  
 该应用示例相关文件： Hrpz4E%\Aw  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 61Cc? a*_  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [L X/O@  
(=uT*Cb  
P!Fykg  
QQ：2987619807 _^Q!cB'~/`