[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) 9O
\N K:2  
应用示例简述 .0iHI3i^  
1. 系统细节 |ZJ<N\\h-  
 光源
v7G&`4~  
— 高斯激光束 tzdh3\6F  
 组件 41NVF_R6J  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 .yb=I6D;<3  
— 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!!3>`|  
 探测器 IhPX/P  
— 视觉感知的仿真 )m.U"giG++  
— 高帽，转换效率，信噪比 ioJr2wq6  
 建模/设计 *1CZRfWI  
— 场追迹： gkL{]*9&%  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ##|]el%Y  
#Iwxt3K  
2. 系统说明 *W$bhC'w  
dI) 9@UL  
jRNDi_u?Wb  
&@/25Y2  
3. 建模&设计结果 ysFp`  
p5JRG2zt  
不同真实傅里叶透镜的结果： 52#Ac;Y  
w[Q)b()  
8N9X1Mb|  
^{l$>e]  
4. 总结 t$-!1jq  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~(K{D D7[N  
0. mS^g,M-  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 98LyzF9  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 k07pI<a?  
^~K[bFbW  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 5:|=/X%#qp  
u @
#fOu  
应用示例详细内容 O
O*2>Qy~z  
8KHT"uc'*J  
系统参数 <T+{)FV  
']DUCu  
1. 该应用实例的内容 i16kPU  
QI*<MF,1  
Qkb=KS%z  
W?X3 :1c9:  
*m*sg64Zw  
2. 仿真任务 =gQ^,x0R9  
<db>~@;X!  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 #VynADPs`o  
5dkXDta[G  
3. 参数：准直输入光源 B\Uocn  
e]-%P(}Z  
FP>.@ Y  
-~v1@  
4. 参数：SLM透射函数 W$Sc@!M3{  
'ZAl7k .  
Ri;_ 8v[H|  
5. 由理想系统到实际系统 ")@#B=8+3^  
][`%vj9r  
O#?@'1  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 !Z<=PdI1Ys  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 uS7kkzt-x  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 yoG*c%3V?  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 x4-_K%  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 {fa3"k_ke  
]Gf`nJDV  
cUC!'+L  
.X34[AXd  
2B"&WKk  
应用示例详细内容 P(cy@P
,D  
#eIFRNRb)  
仿真&结果 ~|( eh9  
4/AE;yX  
1. VirtualLab中SLM的仿真 u7lO2C7  
#jM-XK  
 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)。 >)+N$EN  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 y_r(06"z1  
 为优化计算加入一个旋转平面 \IZY\WU}2  
d r$E:kr  
.zv BV_I  
AK(x;4  
2. 参数：双凸球面透镜 pv]" 2'aQ  
2]=`^r
C*  
(nAL;:$x2  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 EO%"[k  
 由于对称形状，前后焦距一致。 nXw98;  
 参数是对应波长532nm。 8]Q#P  
 透镜材料N-BK7。 i!EAs`$o`  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &yG5w4<  
]94`7@  
b_^y Ke^W  
UCJx{7  
oI-,6G}
 
33g$mUB  
3. 结果：双凸球面透镜 PU8dr|!  
9e
Fj+  
~z)JO'Z$  
 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。 yxAy1P;dX  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 nF$HWp&gt  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 0+e  
sE&1ZJ]7  
fZrh_^yH  
+QNsI2t;r  
glLoYRTi  
4. 参数：优化球面透镜 "SRS{-p0  
bEln.)  
_@W1?;yD  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 7}vI/?r  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 I-#7Oq:Np  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 OrwVRqW-z  
 透镜材料同样为N-BK7。 KD.|oo  
U7Oa 13Qz  
 ?tA%A  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 dz!m8D0  
5XV|*
O;  
UE/JV_/S;  
PQp/&D4K  
5. 结果：优化的球面透镜 kc(m.k!|f\  
zK&1ti@wln  
Q[?R{w6  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 b~r:<
:;  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 4:-x!lt  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 RLZfXXMn  
|Z)}-'QUJ  
BoxtP<C"  
`][vaLd`Q  
6. 参数：非球面透镜 7Mk>`4D'c  
V~p01f"J  
4XAs^>N+  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ]6M,s0  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 c g)>A  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ==Xy'n9'  
iD*Hh-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,J,Rup">h  
lrj&60R`w  
@Pf9;7,TV  
)[oP`Z  
6~Dyr82"B  
7. 结果：非球面透镜 ` Nf  
S~)`{ \  
eh> |m>JY  
 生成期望的高帽光束形状。 L_aqr?Q  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 .$7RF!p  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 M[~{!0Uz g  
j1A%LS;c_  
J/Lf(;C_  
= pn;b1=  
`+rwx  
8. 总结 Z,O*p,Gzn  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E*`PD<:)H  
rZ|p{ym  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (qvH=VTwP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3E^qh03(  
W=3#oX.GsU  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 q/@+.q  
-fXQ62:S  
扩展阅读 YoW)]n  
&bz% @p;  
扩展阅读 K4jHha  
 开始视频 QS!Z*vG  
-     光路图介绍 !#:5^":;  
 该应用示例相关文件： 2]Il:>n,  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 !Ve0:$  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ]WYV  
CgmAxcK  
LWm1j:0  
QQ：2987619807 <g%A2lI