[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) K,;E5  
应用示例简述 +aCv&sg  
1. 系统细节 L2[($l  
 光源 2+N]PW\V  
— 高斯激光束 I#Y22&G1  
 组件 <SAzxo:I  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 g#pr yYz  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 T9E+\D  
 探测器 z [}v{  
— 视觉感知的仿真 x/
I%2F  
— 高帽，转换效率，信噪比 ~OYiq}g  
 建模/设计 JQ_sUYh~3  
— 场追迹： >^?u .gM3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b;B%q$sntC  
YlJ@
XpKM  
2. 系统说明 >UTBO|95y  
$t'MSlF  
2G& a{  
}<0BX\@I  
3. 建模&设计结果 j;+b0(53  
_2Zx?<] 2E  
不同真实傅里叶透镜的结果： #'nr Er <  
+/4A  
13$%,q
)  
hE'-is@7  
4. 总结 *k7+/bU~~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 >;aWz%-  
P-9)38`5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 HYD'.uj  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kUL'1!j7  
;>U2|>5V  
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。 ?8H8O %Z8  
> ym,{EHK  
应用示例详细内容 

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系统参数 xk9%F?)
 
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1. 该应用实例的内容 nY[WRt w  
XFVE>
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p}}R-D&K  
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W,aN)1)  
nK1Slg#U  
2. 仿真任务 D=A&+6B@-  
F/,NDZN  
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。 V@.Ior}w  
zH72'"w  
3. 参数：准直输入光源 F$y$'Rzu_B  
ozyX$tp  
(U DnsF  
;>%r9pz
~  
4. 参数：SLM透射函数 f=l rg KE  
Fk&c=V;SU  
ueogaifvB  
5. 由理想系统到实际系统 "@^k)d$  
`z}?"BW|  
+qN>.y!Y  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 nUaJz
Pl  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 xWH.^o,"  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 c8 )DuJ#U  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 %"i(K@  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 M5LfRBO  
%:f&.@'r  
etQCzYIhn  
dohA0  
u4cnE"  
应用示例详细内容 >%_\;svZG  
 \{_q.;}  
仿真&结果 R3f89  
O
0x,lq  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Qab>|eSm  
^do9*YejX;  
 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)。 n1ZbRV  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 df8k7D;~e  
 为优化计算加入一个旋转平面 .fqN|[>  
93>jr<A  
{f_={k  
G{~J|{t\yz  
2. 参数：双凸球面透镜 |w~nVRb  
/obfw^  
oi7@s0@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 P7bMIe  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ;J( 8 L  
 参数是对应波长532nm。 .<0ye_S'y  
 透镜材料N-BK7。 f].h^~.q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ](]i 'fE>  
y%$AhRk*U  
wQl ,  
C\3rJy(VJ  
Ys9[5@7  
>{n,L6_t  
3. 结果：双凸球面透镜 H\"sgoJ  
>0y'Rgfe  
_#E0g'3  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 & bm 1Fz  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 |)DGkOtd  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。  RZ?jJm$  
yNJ B oar  
7vKK%H_P  
1p3z1_wrs  
s-!
ArB,  
4. 参数：优化球面透镜 :as$4|  
w$iX.2|9%u  
=!A_^;NQf  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。  :A_@,Q  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ?#G$=4;i  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Lnl(2xD  
 透镜材料同样为N-BK7。 \;,+  
.k%72ez  
k/_ 59@)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2%Ri,4SRb  
:gibfk]C  
9!\B6=r y4  
<?.&^|kS  
5. 结果：优化的球面透镜 [#vH'y
  
VQt0 4?  
X=&ET)8-Y  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 z (wc0I  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 OU_g
d
p  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 !sP{gi#=  
&-6Gc;f8  
7M~K,E(7~  
20h, ^  
6. 参数：非球面透镜 WIxy}3_to  
N/2T[s_&  
-zgI_u9=EB  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。
,/I.t DH  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 z'n:@E  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 I-*S&SiXjI  
#&aqKVY  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &)ChQZA  
~rKrpb]ow  
hd<c&7|G'  
F^BS/Yag  
lT?v^\(H  
7. 结果：非球面透镜 $k%2J9O  
.@U@xRu7|  
_7L-<  
 生成期望的高帽光束形状。 E6ElNgL  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 mR:uj2*  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Hg izW  
WX?IYQ+  
sIGMA$EK  
,m:.-iy?  
AjMh,@  
8. 总结 IfAZn_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,T$U'&;  
d.d/<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 24*XL,  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 WiR(;m<g  
ChPmX+.i_  
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。 l'.VKh\C  
cf20.F{<  
扩展阅读 ]MitOkX  
[!#L6&:a8  
扩展阅读 .jE{3^  
 开始视频 9IfmW^0  
-     光路图介绍 /]Md~=yNp  
 该应用示例相关文件： 97C]+2R%^  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Yu^4VXp~M%  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 qiBVGH  
6}Ci>_i4#  
jcf7n`L  
QQ：2987619807 |{NYkw