[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) 4xH/a1&p=  
应用示例简述 5+Ao.3Xn  
1. 系统细节 Nv^byWqu  
 光源 `?
O0)  
— 高斯激光束 +I?k8',pi  
 组件 f>bL }L  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 rzs-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 CW2)1%1iz  
 探测器 e^'|<0J  
— 视觉感知的仿真 PQp =bX,  
— 高帽，转换效率，信噪比 [2Zl '+  
 建模/设计 RD46@Q`  
— 场追迹： Q'qX`K+@`  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 lh[?`+A  
G{I),Y~IF  
2. 系统说明 |B^Mj57DO  
uuxVVgWp{  
BNj_f  
xW]65iav  
3. 建模&设计结果 [Ky3WppR  
R8_I ASs  
不同真实傅里叶透镜的结果： Svb>s|D  
R1D ;  
N/ f7"~+`  
{VKFw=$8  
4. 总结 PfZS"yk  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 aZ+><1TD  
""Da2Md  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 J/O{x  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 dt^h9I2O  
L7d1)mV  
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。 ,uAp;"YJeV  
0y6M;"&~E  
应用示例详细内容 5mC"8N1)  
uKd
4+Km  
系统参数 eZaSV>27  
Fs].Fa  
1. 该应用实例的内容 AYgXqmH~+  
#c
5jCy}n  
R(`:~@3\6  
^lAM /   
"4;nnq  
2. 仿真任务 ,zltNbu\.(  
|K"Q>V2y  
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。 =E5bM_P<K  
]"lB!O~  
3. 参数：准直输入光源 ,wwO0,
"y7  
%IX)+ Lp`  
](A2,F 9(U  
xC,x_:R`  
4. 参数：SLM透射函数 @phVfP"M  
+.Ij%S[Px5  
)@X0'X<  
5. 由理想系统到实际系统 0]kKF<s  
QYboX
~g~p  
qD4]7"9  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 qyv=ot0"~F  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $[A\i<#  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 mAtqF %V  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 D2?H"PH  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 \
xj;{xc  
%'yrIR  
.VCY|KZ  
>%k6k1CZ  
/{\ /e"5  
应用示例详细内容 ]xr0]  
UowvkVa  
仿真&结果 yGdX>h  
=/!lK&  
1. VirtualLab中SLM的仿真 @"-\e|[N  
wQSye*ec  
 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)。 G aV&y  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 gvA}s/
  
 为优化计算加入一个旋转平面 e@Lxduq  
m$fEk,d  
lPZ(c%P  
Do/R.Mgy*  
2. 参数：双凸球面透镜 UX@%1W!8  
gSz<K.CT  
?T/]w-q>  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 z3jkxWAZ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 P.'.KZJ:WD  
 参数是对应波长532nm。 STp9Gh-  
 透镜材料N-BK7。 V4n~Z+k  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 C9!t&<\}  
m&:&z7^p  
)*~A|[  
hMa;\k  
7nek,8b  
BDB*>y7(  
3. 结果：双凸球面透镜 *nCA6i  
7k(}U_v  
Vr1}Zv3K'  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 2.D2 o  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0%ul6LvM  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 EtKq.<SJ  
_MBhwNBxZ  
X0G,tl  
}a7d(7  
m/KaWrw/)  
4. 参数：优化球面透镜 c*;oR$VW  
Mu
\V3`j  
yQ$irS?  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 S,c{LTL  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 i]v3CY|3AI  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ]pn U"  
 透镜材料同样为N-BK7。 *;fTiL  
sbW+vc  
r#sg5aS7O|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^kKLi  
;@wa\H[3v2  
79T_9}M  
1l,fK)z  
5. 结果：优化的球面透镜 ;m]V12  
EYT^*1,E*  
>Xn,jMUW  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 f%]@e9dD  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 .U!EA0B  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ;_,jy7lf  
kL'4m  
X+4Uh I  
Kxsd@^E  
6. 参数：非球面透镜 gP%<<yl  
!j6k]BgZ  
=XfvPBA  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 `% 9Y)a/e  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 /5,6{R9  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 q8{Bx03m6  
xV> .]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 REh"/d  
~c EN=(Z~r  
2*cNd}qr  
3f`Uoh+  
iJ{axa &  
7. 结果：非球面透镜 )G2Bx+Z;L  
T<uX[BO-a  
Zux L2W  
 生成期望的高帽光束形状。 V^s, 3C  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 o,i_py  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 F'uqL+jVO  
[G_ ;78  
fzJiW@-T  
b
8@}Jv  
z 0?MeH#  
8. 总结 C. .|O  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 K_MEd1l  
W? G4>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。 WL+EpNKSf  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  L` [iI  
y;az&T  
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。 ) gl{ x  
RPX.?;":  
扩展阅读 9O- otAGM  
6nA9r5Ghv  
扩展阅读 !
Vl)aL  
 开始视频 iZ]^JPU}  
-     光路图介绍 }0&Fu?sP  
 该应用示例相关文件： ndQw>  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 $?ss5: S  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Wps^wY  
W%rUa&00  
E?]$Y[KJKs  
QQ：2987619807 s(X\7Hz_nC