[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) 1\0
@?6`^  
应用示例简述 w)n]}k  
1. 系统细节 H)Ge#=;ckQ  
 光源 #+0R!Y  
— 高斯激光束 Fr3t[:D  
 组件
$lA,{Q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 I:<R@V<~#  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ;7k7/f:  
 探测器 4 G[hU4L  
— 视觉感知的仿真 rbbu
SI  
— 高帽，转换效率，信噪比 >iN%Uz  
 建模/设计 J *?_SnZ  
— 场追迹： &NeYKh?  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ,r;d{  
|81N/]EER  
2. 系统说明 o q)"1  
ZiYzsn  
{C6;$#7P  
GuvF    
3. 建模&设计结果 ZS]f+}0/}  
T l(uqY?9  
不同真实傅里叶透镜的结果： uTGvXKL7  
3G|fo4g  
%0]b5u  
`|Z@UPHzG  
4. 总结 J6D$ i+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }F6b ]  
Zb;$
ZUWQX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 e~]e9-L>I  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 g8A{aHb1}  
ItE~MJ5p  
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=[bI@  
BrMp_M  
应用示例详细内容 Q$/FgS  
>Eg.c  
系统参数 }AZx/[k |z  
_6zP]|VBr  
1. 该应用实例的内容 jYID44$  
F{~r7y;0  
14!a)Ijl  
h_
GBx|c  
4Xk;Qd  
2. 仿真任务 b:cK>fh0_  
bu]Se6%}  
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。 P Xn>x8z  
+{i"G,3  
3. 参数：准直输入光源 ^i)Q CDU7  
_|wY[YJ[  
>E ;o"  
3l(;Pt-yI  
4. 参数：SLM透射函数 @ZR4%A"X4  
{)9HS~e T  
U{uWk3I_b  
5. 由理想系统到实际系统 G:C6`uiy`  
He-Ja  
A6y~_dt  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 !vVjZ  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 AnE_<sPA  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 8421-c6y>  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 }rA+W-7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 A+1]Ql)$  
^'53]b:  
+\[![r^P  
1S]gD&V  
\{=`F`oB=  
应用示例详细内容 )bXx9,VL  
UEQ'D9  
仿真&结果 S]%U]
 
eTRx6Fri(  
1. VirtualLab中SLM的仿真 LO}:Ub  
2{]S_. zV  
 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)。 <Dj$0g  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 uC*:#[  
 为优化计算加入一个旋转平面 2|H91Y2  
d7tD|[(J  
R ms
01m>Y  
$x_52 j\j  
2. 参数：双凸球面透镜 K9O,7h:x  
qwNKRqT  
)C01fZ
hD  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %v+fN?%x,d  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (06Vcqg  
 参数是对应波长532nm。 eo*u(@  
 透镜材料N-BK7。 &;h~JS=  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 w]Ko/;;^2  
Y^ZBA\D2,k  
&kjwIg{  
uJ/?+5TU  
+`s&i%{1>  
ZH$sMh<xg  
3. 结果：双凸球面透镜 YK?*
7  
^'u;e(AaE  
 kulQR>u  
 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。 U_}A{bFG  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
\abAPo  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 M$]O=2h+2  
_]D#)-uv}C  
Vyt~OTI\  
*n*N|6+  
? __aVQ7  
4. 参数：优化球面透镜 DYT -#Ht  
I~]Q55  
7tfivIj)e  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 3gI[]4lRH  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ]zvVY:v  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 9"HmHy&:E  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;&W;  
T$8@2[  
}$0xt'q&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @( n^S?(  
s*)41\V0  
Oa}V>a  
>Z2,^5P{  
5. 结果：优化的球面透镜 yK&*,J |  
H7yg9zFT N  
FfYd+]+?  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 GIRSoRVsh  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ] [HGzHA  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 0Y6q$h>4  
KYkS6|A  
hSkc9jBF
 
uK;K{  
6. 参数：非球面透镜 aW=By)S!Y  
V{T{0b"\U  
iBKb/Oi6  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 h5&
/hBN  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 "^9[OgE:  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 y7M:b Uh  
0HHui7Yy>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yNrinYw  
Vedyy\TU  
X/E7o92\  
(@KoqwVWc  
%_b^!FR  
7. 结果：非球面透镜 B=Zl&1  
GP[6nw_'^  
G%7 4v|cd  
 生成期望的高帽光束形状。 c?!YFm  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 mfeMmKFu\  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 6Iv(  
=mHkXHE~:  
e}'#Xv
 
poXLy/K  
:H!(?(Pie  
8. 总结 #cj\~T.,,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HDF!`  
i\
=z'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 SUH mBo"}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 MvFM,  
ET,Q3X\Oe  
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。 ?~"`^|d  
eeW' [  
扩展阅读 <`R|a *  
JcTp(fnW.~  
扩展阅读 |'V DI]p&  
 开始视频  SwdC,  
-     光路图介绍 3[0w+{(Q  
 该应用示例相关文件： M11"<3]D  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 r-RCe3%g%  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 87QZun%  
H+4=|mkQ  
\8;Qv  
QQ：2987619807 CY*ngi&