[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) #KNl<V+c}1  
应用示例简述 l"1*0jgBw  
1. 系统细节 g[*"LOw  
 光源 |c>.xt~  
— 高斯激光束 *07?U")  
 组件 +z[+kir  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 j#U,zsv:  
— 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  |e<$  
 探测器 $;&l{
=e2)  
— 视觉感知的仿真 jK".iqx2L  
— 高帽，转换效率，信噪比 (*b<IGi;  
 建模/设计 _K&Hiz/'  
— 场追迹： Yw yMCd  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ^f57qc3nF  
.Cf!5[0E  
2. 系统说明 $Dd-2p  
$o0.oY#  
J$PlI  
XS #u/!  
3. 建模&设计结果 FQ>kTm`d
 
x]@z.Yj  
不同真实傅里叶透镜的结果： XjdHH.) S  
8A5/jqnqt  
/O
Ya1,  
%NfXe[T  
4. 总结 5dhy80|g]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
PD^G$LT  
=av0a!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 XUKlgl!+.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =j{tFxJ  
r
W090Py  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 lSBR(a<\y  
c%WO#}r|  
应用示例详细内容 MN8>I=p  
Y mL{uV$  
系统参数 c1r+?q$f  
_n/73Oh  
1. 该应用实例的内容 fL#r@TB-s  
b;{"@b,Y  
:<mJRsDf  
"GR*d{  
q)f_!N  
2. 仿真任务 4lWqQVx  
:p,|6~b$  
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。 V0rQtxE{F  
I 44]W&  
3. 参数：准直输入光源 5eE\ X /  
W~2,J4=  
S0Io$\ha  
8zpzVizDG  
4. 参数：SLM透射函数 /t<

 &  
qH5nw
}]  
z HvE_-  
5. 由理想系统到实际系统 $,J0) ~  
h`n '{s  
*oeXmY  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 t0jE\6r  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 LT Pr8^  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 k*n~&y:O  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 %#rtNDi  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Nf<f}`  
5'eBeNxM  
H8I)D& cw  
mI!iSVqr  
\O4s0*gw  
应用示例详细内容 uS,?oS  
K!Fem6R  
仿真&结果 -3i(N.)<;  
l`N4P  
1. VirtualLab中SLM的仿真 $ZGup"z)  
Sir1>YEm  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 E0Q6Ryn  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 as]M%|/-I  
 为优化计算加入一个旋转平面 k}F7Jw#.  
C3Q #[  
=.;ib6M  
xjiV9{w  
2. 参数：双凸球面透镜 N2U&TCc  
oJ %Nt&q  
Jk-WD"J6  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >J3mta3  
 由于对称形状，前后焦距一致。 yna!L@ *@,  
 参数是对应波长532nm。 /KWdIP#  
 透镜材料N-BK7。 (J%4}Dm  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 u&1M(~Ub=  
D.:`]W|  
?k4Hk$V  
-%Vh-;Ie(  
'g,_lF  
G-2~$ u  
3. 结果：双凸球面透镜 eu"m0Q  
i_Q1\_m!  
U`=r.>  
 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。 )K@D4sl  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
K"XwSZ/  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 gEsD7]o(=  
BHAFO E  
9ybR+dGm+  
J)B3o$  
r<1W.xd":  
4. 参数：优化球面透镜 :t!J 9  
hG.}>(VV  
1aO(+](;  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 )s^gT]"N  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 fqbeO9x  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 l<uI-RX"  
 透镜材料同样为N-BK7。 BM:p)%Pv#P  
$peL1'Evo  
N*|EfI|X  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 CHv n8tk  
NpZ'pBl  
5]]QW3  
]Xnar:5  
5. 结果：优化的球面透镜 75^*4[  
fJ.=,9:<  
Od;k}u6;<  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 K/C}  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 p gLhxc:  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 OfBWf6b  
 EH2):  
-u%o);B  
=/|GWQj  
6. 参数：非球面透镜 \R@}X cqZ  
_){u5%vv
 
=v\}y+ Yh  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 hr.mzQd  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 I:=!,4S;  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 p%>!1_'(  
"~=}&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 U= 
n  
8q9^  
cp8w _TPU  
EB+4]MsD  
KS~Q[-F1P  
7. 结果：非球面透镜 0K^@P#{hd  
~P,Z@|c4  
t"%~r3{  
 生成期望的高帽光束形状。 -M]/Xv]  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 EMH-[EBx  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 v8E:64  
w].DLoz  
4xs>X7  
L67yL( d6a  
:+_H
%4+  
8. 总结 -6F\=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :k.>H.8+~  
u8A,f}D 3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Rb b[N#p5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 T[},6I|!  
2g)q (  
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。 >/GYw"KK  
0[g5[?Vy  
扩展阅读 PB8U+  
u^ wGVg  
扩展阅读 !_o1;GzK  
 开始视频 P&o+ut:  
-     光路图介绍 w"Zws[pm]  
 该应用示例相关文件： @&G %cW(  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Pvkr$ou  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 * e,8o2C$  
pDr/8HEh  
uX7"u*@Q*~  
QQ：2987619807 y>UQm|o<W