[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) VJ8cls<  
应用示例简述 p6VS<L  
1. 系统细节 IH(]RHTp%  
 光源 "j#;MOK  
— 高斯激光束 yU<T_&
M  
 组件 \
qj4v^\  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 8b\XC%k  
— 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 X,D
G2HT  
 探测器 j>Ce06G  
— 视觉感知的仿真 c5Fl:=h  
— 高帽，转换效率，信噪比 l6]:Zcd0  
 建模/设计 Cak`}J 2  
— 场追迹： {]-AuC2E/0  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *DfwTbg|  
"ld4v+o8l  
2. 系统说明 VbLwhA2W}F  
#X1iig+  
]06orBV  
L?:.8k`d  
3. 建模&设计结果 *i3\`;^=  
L+VqTt  
不同真实傅里叶透镜的结果： ]@LeyT'cY  
:E`/z@I  
'b1k0 9'  
>d2U=Yk!  
4. 总结 *f<+yF{=A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 sa6/$  
YytO*^e}}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 '9@} =pE  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +OEqDXR+_  
rnX D(  
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。 .Y`;{)  
X$mCn#8m  
应用示例详细内容 /<zBjvr%%  
,, S]_S  
系统参数 fib#)KE  
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N@_  
1. 该应用实例的内容 DD$YMM  
J[0o6  
<yt|!p-tS  
b~oQhU??"  
1V/?p<A  
2. 仿真任务 ':fq/k3;&  

=*2_B~`  
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。 QT
`|"RI%  
MuI>ZoNF  
3. 参数：准直输入光源 ZhvZe/  
'\g-z  
4zo^ b0v  
IZ2(F,{o  
4. 参数：SLM透射函数 kz30! L  
;-]' OiS;  
1 >}x9D  
5. 由理想系统到实际系统 9szUN;:ZZ  
Sao4MkSz[]  
*h([ai"1-  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 .R";2f3  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 kMS&"/z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 IJ[r!&PY  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 AT{rg/oSf  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 F x4s)(  
\5 S^~(iL  
7oWT6Qa5  
./l^Iz&0  
m.6O%jD  
应用示例详细内容 ?:woUTyCv  
KA#P_e{<@  
仿真&结果 uCB>".'kM  
ahoXQ8c:\}  
1. VirtualLab中SLM的仿真 'zo
] f  
ojva~mnFf  
 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)。 _/c1b>kcso  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 |$:y8H'J  
 为优化计算加入一个旋转平面 4it^-M  
{3LAK[C  
OL%KAEnD  
P$7i>(?(  
2. 参数：双凸球面透镜 .Ld{QPa  
y&&%%3  
*"qS  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 E:$EK_?:t  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (&osR|/Tq  
 参数是对应波长532nm。 P Y&(ObC  
 透镜材料N-BK7。 3xX^pjk  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 '
qy LQ:6  
%a\L^w)Xn  
Tb!Fv W  

l^k/Y ]  
E;MelK<8(  
G2y
`yg  
3. 结果：双凸球面透镜 6k9cvMs%H  
\?_M_5Nb  
rgw@  
 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。 [:BD9V  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *ufVZzP(  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ?se\?q  
UTS.o#d  
wl.a|~-  
^:cc3wt'3[  
cp
_<y)__  
4. 参数：优化球面透镜 <y2HzBC  
;@<Rh^g]  
T0e- X  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ^B?brH}  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ;O~k{5.iS  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4.e0k<]N`  
 透镜材料同样为N-BK7。 MXa(Oi2Gg  
<L'6CBbP  
0&$,?CL?  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 vrq5 +K&||  
IQ\5!e  
i9+qU  
+R2+?v6  
5. 结果：优化的球面透镜 3j7Na#<tL3  
<8iu:nR  
b!4Z~d0=  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 xOt {Vsv  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 8G )O,F7z  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 *!r"+?0gN  
/<VR-yr  
5V*R
Dh  
^xX1G_{  
6. 参数：非球面透镜 3lsfT-|Wt&  
S;^'Ek"Z.  
x8!uI)#tS  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ]o?r(1  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 L_sDbAT~<  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 c5(4rT{(m  
uGpLh0  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 uk9!rE"  
u?rs6A[h#  
nrV!<nNBk  
HChlkj'7w0  
4TRF-f  
7. 结果：非球面透镜 {,B.OM)J  
B:96E&  
~%
L=<TBAc  
 生成期望的高帽光束形状。 B9dc*  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %v4*$E!f  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 *. 1S  
VHm.uL_UW  
8?hZ5QvA(j  
0at['zw  
\Mzr[dI  
8. 总结 ~e_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \0n<6^y  
oU|_(p"e|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0TaN#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3b?8<*  
?vP6~$*B  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ?c
<uN~fC=  
(#BOcx5J]  
扩展阅读 w<u@L  
Qp9QSyMs}  
扩展阅读 BtrMv6  
 开始视频 GuC 9h^[=M  
-     光路图介绍 pQi|PQq  
 该应用示例相关文件： TVF:z_M9  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 'cqY-64CJZ  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 XS$#\UQ  
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QQ：2987619807 Z*n4$?%W