[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) 6Y]P7j  
应用示例简述 z;oia!9z  
1. 系统细节 vi^YtA  
 光源 4y3c=L No  
— 高斯激光束 ^uUA41o`eJ  
 组件 DmuQE~DV  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 zCo$YP#5_  
— 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 t{iRCj  
 探测器 2@Yu:|d4U  
— 视觉感知的仿真 $}tF66d  
— 高帽，转换效率，信噪比 o"X..m<  
 建模/设计 Yl&[_ l  
— 场追迹： 5\h 6"/6Df  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 KZ[TW,Gw  
myX&Z F_9  
2. 系统说明 E~WbV+,3  
H ;=^ W  
P!f0&W  
Za!KM  
3. 建模&设计结果 %!A:Ka!m.  
td%J.&K_*'  
不同真实傅里叶透镜的结果： k;cX,*DIn  
TPBQfp%HU  
9yTdbpY  
 ;303fS  
4. 总结 02[m{a-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 L:Rg3eo  
%XukiA+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "t
^RZ45  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 B/a`5&G]  
${z#{c1  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 !5De?OXe   
;5X~"#%U_  
应用示例详细内容 Rl cL(HM  
Axb=1_--  
系统参数 vS~tr sI  
k%~;mu"4}  
1. 该应用实例的内容 p:nl4O/  
Rq+7&%dy  
/ S' +  
Sw E7U~  
,^e2ma|z  
2. 仿真任务 W"@'}y  
h@O\j
&#  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 =\2gnk~  
B<BS^waU  
3. 参数：准直输入光源 \='LR!_  
@Hp%4$=  
L"9Z{o
7  
KNN{2thy `  
4. 参数：SLM透射函数 iNkN'("  
'L3MHTM>[  
. U6(>6-  
5. 由理想系统到实际系统 mYo~RXKGF  
4"eFR'g  
,(h-  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 #]1jvB  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 %-fXa2  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 hC"'cUrcN  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 iTdamu`L  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 om`B:=+  
8*b{8%<K  
A405igF  
1mtYap4  
7t<h 'g2  
应用示例详细内容 $2*_7_Qb  
qY%|Uo  
仿真&结果 4=^Ha%l  
gzhIOeY  
1. VirtualLab中SLM的仿真 $s1/Rmw  
DFZ0~+rh  
 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)。 "@VYJ7.1  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 m.ka%h$  
 为优化计算加入一个旋转平面 pFMjfWD,C  
Tz6I
7S-w  
)skpf%g  
3r[F1z2B  
2. 参数：双凸球面透镜 a3M
I+  
.?APDr"QQH  
aJ=)5%$6kc  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 H1?C:R  
 由于对称形状，前后焦距一致。 56kqG}mg&  
 参数是对应波长532nm。 k1g-%DB  
 透镜材料N-BK7。 Kp7)my  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 6:}n}q,V  
X6B,Mply  
oVP,ar0G  
nnBS;5  
}@ U}c6/  
k t!@}QP  
3. 结果：双凸球面透镜 bYQ@!  
&m36h`tM  
ktfxb<%  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 1jKj'7/K  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 aL
LI\3  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &x*l{s[  
*uK!w(;2  
=ePwGm1:c  
!Y|xu07  
p"6[S  
4. 参数：优化球面透镜 Cz5U  
a 01s'9Be  
|*ZM{$  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 /160pl4  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 lUq`tK8  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 T:%0i8p  
 透镜材料同样为N-BK7。 & \5Ur^t  
3zfpFgD!  
@Kt!uKrI  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1xkk5\3]  
m7A3i<6p  


RFe>#o  
H9BqE+  
5. 结果：优化的球面透镜 *b{Hj'HaH  
p[|V7K'Z  
vP'!&}  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &q-P O  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 #NMQN*J>D  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 9ec#'i=  
2XUIC
^<@s  
w0=/V[fs  
t=:5?}J.Q$  
6. 参数：非球面透镜 SMB&sl  
F|VHr
@%  
ZV5IZ&V!  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 j)Q}5M  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 %,S:^Rvv  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~(c<M>Q8  
-zt*C&)b  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 tmoclK-  
.VmRk9Z  
&jnBDr  
E\Iz:ES^  
&'i.W}Ib!  
7. 结果：非球面透镜 !q/Q2N(  
=(c.8d  
u XZ;K.  
 生成期望的高帽光束形状。 kyYU 1gfh  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ]w-W  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 \Yv44*I`  
X`E}2|q'  
1
!+0]_8K  
6khm@}}  
1csbuR?  
8. 总结 "Rf|o6!d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [ f<g?w  
n0':6*oGW  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Z]Z&PbP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6|6O| <o  
V+|$H h8  
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。 7D8 pb0`;J  
%f&Bt,xEo  
扩展阅读 m60hTJ?N)  
h,fahbH-  
扩展阅读 {pRa%DF  
 开始视频 r24 s_  
-     光路图介绍 YAi@EvzCVy  
 该应用示例相关文件： %N7G>_+  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ~(rZ)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 0@&;JMh6<  
hn&NypI  
S =sL:FC  
QQ：2987619807 ph~#{B(\