[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) ?*^HZ~O1  
应用示例简述 : G'a
"%x  
1. 系统细节 {X
10,  
 光源 k&9[}a*  
— 高斯激光束 |Ae7wXOs  
 组件 &LYH >  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Ou`;HN;
[  
— 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 muMd
9\p  
 探测器 z&Xk~R*$  
— 视觉感知的仿真 BA8g[TA7K  
— 高帽，转换效率，信噪比 9qkJ<  
 建模/设计 Y|6gg  
— 场追迹： M#k$[w}=  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ws<pBC,m  
VG_xN
M  
2. 系统说明 4_
-L1WH  
op($+Q  
{>Hn:jW<.  
O%f{\Fr  
3. 建模&设计结果 ${e5Ka  
wb>"'%  
不同真实傅里叶透镜的结果： E9\u^"GVO  
:JU$6  
sI6I5  
\M;cF"e-S  
4. 总结 >Cam6LJ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
,3 [FD9  
WmOu#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。 i9|}-5ED  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3hVuC1;"  
&4wwp!J  
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。 ~ike&k{  
fohZ&f|>  
应用示例详细内容 %]1te*_  
;xL8W  
系统参数 E`Br#"/Bl  
ZH<qidpR  
1. 该应用实例的内容 p=V1M-  
BOD!0CR5  
M8IU[Pz4  
p|em_!H"SH  
TR%8O;  
2. 仿真任务 ,/qY 9eh  
)NK#}c~5  
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。 N85ZbmU~  
\]g51U!'  
3. 参数：准直输入光源 o;21|[z  
SkmKf~v  
9 e|[9  
C~WWuju'  
4. 参数：SLM透射函数 n5#QQk2  
CM6! 1 7  
T oT('  
5. 由理想系统到实际系统 T7-yZSw-m  
/l+"aKW 2  
`dWnu3r;  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 p(cnSvg  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 I%b5a`7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 2.^CIJc  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 96S$Y~G#&  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ,g4T>7`&U%  
v(6[z)A0  
7jHrLsB  
&-!$qUli  
NV==[$(r  
应用示例详细内容 A%X=yqY  
A H=%6oT2  
仿真&结果 m2&Vm~Py6b  
49
HP2E  
1. VirtualLab中SLM的仿真 C$$Zwgy  
S<jiy<|`  
 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)。 *^RoI  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =A
~5?J=  
 为优化计算加入一个旋转平面 B%`|W@v  
]+b?J0|P<  
?B@3A)
a  
[mj=m
?j  
2. 参数：双凸球面透镜 2jlz#Sk  
H0jbG;  
Sy]W4%  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 "a(e2H2&T4  
 由于对称形状，前后焦距一致。 }{kn/m/  
 参数是对应波长532nm。 FS!9 j8  
 透镜材料N-BK7。 &g>MZ"Z|  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ).0p\.W~  
@$Yk#N;&(  
9Zf  
@4KKm@(p85  
Dm$SW<!l|  
0!RP7Sx  
3. 结果：双凸球面透镜 `gF`Sgz  
atW^^4:  
rCsC}2O  
 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。 6G#[Mc yn  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 /Dyig  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 epG]$T![  
SL/'UoYm<  
2Nx:Y+[  
a8v\H8@X  
X-Ev>3H  
4. 参数：优化球面透镜 +t&+f7  
,izp^,`  
,9"du  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 e@]m@
 
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 )2q r^)  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 etUfdZ  
 透镜材料同样为N-BK7。 S4c-i2Rq  
9UV}`UM3V  
F>^KXq:Z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ZoYllk   
9V~hz
(^  
v~W;&{  
d>T8V(Bb  
5. 结果：优化的球面透镜 <%W&xk  
tk:nth  
7]Hf3]e>/  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 >wL!`:c'"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 O/$41mK+!  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 pAqPHD=  
Nf2lw]-G4  
v-^<,|vm2f  
Z-pZyDz  
6. 参数：非球面透镜 1|s`z  
@HnahD  
x^i97dZS^"  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 T00sYoK  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Cs,Cb2[  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 {5HQ=&  
PMX'vA`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #c"05/=A  
\VI0/G)L
 
H#WqO<<v  
aIr"!. 4  
1
{RA\CF  
7. 结果：非球面透镜 3q@H8%jcw  
69Z`mR  
:;hm^m]Y  
 生成期望的高帽光束形状。 R#?atL$(  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0F6@aQ\y3  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 TEGg)\+D>  
Uqx@9z(  
/UY'E<wBx  
sFvYCRw /  
l}T@Cgt  
8. 总结 EM1HwapD  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 w@YPG{"j  
"4T36b  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 N6T  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `K[r5;QFKf  
|mdf 
u=  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 |5q,%9_  
sya!VF]`  
扩展阅读 - K"L6m|  
_5p]Arg?}&  
扩展阅读 V`i(vC(  
 开始视频 {K|ds($ 5  
-     光路图介绍 Sht3\cJ8  
 该应用示例相关文件： \l# H#~  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 [Z;H=`  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 9Uz2j$p7  
6Bd:R}yZP7  
T :^OW5d  
QQ：2987619807 f'7/
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