[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) (YmIui>  
应用示例简述 =7-kD3  
1. 系统细节 qX[C%  
 光源 `\BBdQ#bH  
— 高斯激光束 AMK3I`=8WO  
 组件 k5)IBO  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 3`"k1W  
— 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 EScy!p\*  
 探测器 Jx4~o{Z}c  
— 视觉感知的仿真 1_n5:  
— 高帽，转换效率，信噪比 4tapQgj24  
 建模/设计 `E>o:tff  
— 场追迹： GL&rT&  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 7tY~8gQel  
)B5U0iIi  
2. 系统说明 TjctK [db@  
`-rtU  
n2(\pQKm  
k@9q5lu;T  
3. 建模&设计结果 6HVGqx  
!6s]p%{V  
不同真实傅里叶透镜的结果： WMoRosL74  
<|a9r: [  
@oMl^UYM=  
(L<G=XC  
4. 总结 C[JPohm  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @d[)i,d:G  
@y# u!}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ti5"a<R4m6  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 OadGwa\:s  
C2 !F  
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。 mgEZiAV?  
Bq85g5Dc  
应用示例详细内容 16N`xw+{  
OgyHX>}bH  
系统参数 JG'&anbm  
-.vNb!=  
1. 该应用实例的内容 4+0:(=>[%  
Qhn>aeW,  
4f,%@s)zn  
MCfDR#a  
2FTJxSC  
2. 仿真任务 *>Zq79TG  
u O~MT7~[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。 }j#c#''i  
0OVxx>p/x  
3. 参数：准直输入光源 ezk:XDi4  
Cx`?}A\%  
I[v~nY~l`  
hKp-"  
4. 参数：SLM透射函数 eZRu{`AF*  
q?Mmkh)g  
QEq>zuz5;  
5. 由理想系统到实际系统 qVJC O-K|  
ep\a  
:U#4H;kk~j  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 knu>{a}  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 q^kOyA.  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 N7qSbiRf<  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 V8J!8=2  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 y+a]?`2  
ob>2SU[Y  
,7|2K&C5  
c5tCw3$t  
nrI-F,1  
应用示例详细内容 1x4{
~g\  
C+c;UzbD  
仿真&结果 ]1n =O"vE  
2UjQ!g`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Gcu?xG{  
D7b] ;Nf\  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 IH'&W  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 . [\S=K|/  
 为优化计算加入一个旋转平面 "EC,#$e%ev  
IG~d7rh"  
C)`y<O  
WMd5Y`
y  
2. 参数：双凸球面透镜 FQCz_z  
D[ (A`!)  
ibskce{H  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 'IroQ M  
 由于对称形状，前后焦距一致。 IHtNaN )  
 参数是对应波长532nm。 ]l4#KI@  
 透镜材料N-BK7。 ue{0X\[P<  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 VKp
4FiI6  
^<O=<tN\  
Mk@%Wuxg2  
.#y.:Pb|e  
%B'*eBj~fw  
ht%:e?@i  
3. 结果：双凸球面透镜 n$}Cj}eju  
juQQ  
vEIDf{  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ;y"quJ'O  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 X8(, ,>_  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 w{;esU  
!4B($]t  
t1)Qa(#]  
*^q%b/f  
Jx8?x#}  
4. 参数：优化球面透镜 xr*hmp1  
EpCsJ08K  
UfnjhHu  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 2'zYrdem  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =N%;HfUD  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 !yQ#E2/A  
 透镜材料同样为N-BK7。 yBwgLn  
-_RMiGM?T  
P~y%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 B2PjS1z2  
5g3D}F>OJ  
!!4` #Z0+#  
& A%*sD6  
5. 结果：优化的球面透镜 >Hq)1o  
HTz&h#)JQ  
~;A36M-[.  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 q;p:)Q"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 l|c#  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 P
<@V  
Lgh. 1foK  
11s*C #  
D/1f>sl  
6. 参数：非球面透镜 ,s*-2Sz  
s6|EvIVM  
Rs<li\GS  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 G/:;Qig  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 +&7D ;wj=  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 VuqJ&U.-  
!vB8Pk"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 +p:#$R)MW  
T(E$0a)#  
n9}3>~ll  
478gl o  
#&A)%Qbg  
7. 结果：非球面透镜 Bg?f}nu7  
j~d<n_   
Vu3;U  
 生成期望的高帽光束形状。 kDAPT_Gid  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 nS8oSs_  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 tiI:yq0  
Ov$_Phm:  
06FBI?;|=  
X
ANPI|  
a&3p
PfC  
8. 总结 &> Myf@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 FOAy'76p  
iB
 =R  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &jh'B,  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6tC0F=  
Bw]Y71  
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。 ~|_s2T  
66G$5  
扩展阅读 UQmdm$.  
cN}Aeo  
扩展阅读 .</`#  
 开始视频 h JVy-]  
-     光路图介绍  \^$g%a  
 该应用示例相关文件： afVl)2h  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 i$GL]0  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 hx4X#_)v  
.d)X.cO  
8J}gj7^8  
QQ：2987619807 yHY \4OHS