[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) EYRg,U&'  
应用示例简述 QmC#1%@a  
1. 系统细节 GDQQ4-|O  
 光源 |)y-EBZe\"  
— 高斯激光束 D!V~g72j  
 组件 ^6QzaC3  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 O>eg_K,c  
— 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 kD me>E=  
 探测器 yioX^`Fc(~  
— 视觉感知的仿真 #Q"04'g  
— 高帽，转换效率，信噪比 tTbfyI  
 建模/设计 K]&i9`>N   
— 场追迹： 1T}jK^"  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 8[H bg  
[0!*<%BgK'  
2. 系统说明 :7?n)=Tx  
,B#*<_?E5  
X#o<))  
}ag;yf;  
3. 建模&设计结果 9\VV++}s>o  
PXFu  
不同真实傅里叶透镜的结果： c-**~tb(  
B9wQ;[gQB  
K+|0~/0  

30YH}b#B  
4. 总结 u s8.nL/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 u{cb[M  
n?QglN  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 j8+>E?nm  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 q2U?EP{8~  

,0eXg
 
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。 Wf~PP;  
MaLH2?je^n  
应用示例详细内容 X/Ii}X/p  
MeYu  
系统参数 n72kJ3u.  
t$b5,"G1  
1. 该应用实例的内容 N|%X/UjZ2.  
fg/hUUl  
6]mAtA`Y  
w~3z);  
U#%+FLX@w  
2. 仿真任务 H`,t"I  
f?TS#jG4}  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 S0ReT*I  
L) UCVm  
3. 参数：准直输入光源 !DD4Bqez  
`O!yt  
}@~+%_;  
bc;?O`I<  
4. 参数：SLM透射函数 rH'|$~a  
\}AJ)v*<  
CSH*^nk':O  
5. 由理想系统到实际系统 @k\,XV`T~t  
>3}N
;  
)x35  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 GcG$>&,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $-.*8*9  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 1k`gr&S  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1@9M[_<n5  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 6n;? :./  
ZiRCiQ/?  
h+S]C#X,}  
`XM0Mm%  
+|H,N7a<  
应用示例详细内容 3S1{r )[j  
?X Rl\V  
仿真&结果 J ~KygQ3%  
pktnX-Slt  
1. VirtualLab中SLM的仿真
ZZYtaVF:  
(h
h^?  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 7`e<H8g  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 %/BBl$~ji  
 为优化计算加入一个旋转平面 g`~;"%u7cn  
b}*q*Bq  
<sX_hIA^Fx  
sXtt$HID=  
2. 参数：双凸球面透镜 wL}X~Xa3i  
Gyrc~m[$  
MHGaf`7ro  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 w ~^{V4V  
 由于对称形状，前后焦距一致。 c=^69>w  
 参数是对应波长532nm。 %cJdVDW`L  
 透镜材料N-BK7。 shO4>Ha  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 *1T~ruNqa  
x=X&b%09  
J(A+mYr{:  
[^XD@  

FC
  
1:_}`x=hM  
3. 结果：双凸球面透镜 G&`5o*).bb  
R^]a<g,  
[{#n?BT  
 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。 Kzy9i/bL  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 )\kNufP  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 q^7=/d8  
19RbIG/X  
k(v &+v  
GaV OMT  
ylDfr){  
4. 参数：优化球面透镜 6WoFf  
wM#l`I  
Ns#L9T#  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 C;#gy-  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 _@VKWU$$  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。  A7eYKo q  
 透镜材料同样为N-BK7。
c{39,oF  
LX #.  
\&U"7gSL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 dj}P|v/;z  
F=f9##Y?7M  
K6
@ %@v  
NE3/>5  
5. 结果：优化的球面透镜 W .Al\!Gi  
Ik@MIxLK  
- s2Yhf  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ;=@?( n  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 RB;2  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 T+FlN-iy)  
ha9 dz  
@V@<j)3P  
ie7TO{W  
6. 参数：非球面透镜 y5Fgf3P@ju  
7t78=wpLc  
g91xUG  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 AboRuHQ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 V;P*/ke  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 `_"?$ v2F  
^,[gO#hgz  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 nE:Wl  
. ywVGBvJ  
e'=#G$S?g  
db3.X~Cn#s  
2%MS$Fto  
7. 结果：非球面透镜 RhE|0N=  
g%D.sc)69  
APU~y5vG (  
 生成期望的高帽光束形状。 SL_JA  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 SL<EZn0F9  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 =S\pI  
Hq,NOP  
?:F Jc[J  
0.1?hb|p5T  
wB<cW>6  
8. 总结 1z@ ncqe  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 59?$9}o
b  
Yof]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 lO}I>yo}\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 RVpo,;:  
ffa
MF~+  
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。 }q?q)cG  
?Uhjyi  
扩展阅读 t /lU
*  
5)gC<  
扩展阅读 W@~a#~1O  
 开始视频 V<d`.9*}  
-     光路图介绍 mH'om SCz  
 该应用示例相关文件： '9AYE"7Ydk  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 %y)LBSxf  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 5g2:o^  
_n4C~  
mf2Qu  
QQ：2987619807 }jg,[jw_"X