[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) }{lOsZA  
应用示例简述 HP7Ec  
1. 系统细节 o6qQ
zk  
 光源 ht1 jrCe  
— 高斯激光束 l"cYW9  
 组件 8^^al!0K~  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !PO(Bfd  
— 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 
2Two|E  
 探测器 0{
j>u`  
— 视觉感知的仿真 `Q{kiy  
— 高帽，转换效率，信噪比 Yux7kD\c  
 建模/设计 DF|qNX  
— 场追迹： 9oaq%Sf  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 5B51^"  
2/;
KZ+U&  
2. 系统说明 D`LwW` 9  
Me8d o; G|  
(Q@m;i>  
C6Kz6_DQZ  
3. 建模&设计结果 uU<Yf5  
_gc2h@x1O  
不同真实傅里叶透镜的结果： x$Lt?'  
9/nL3U@i1  
=U^B,q  
SkK=VeD>8  
4. 总结 bT8BJY%+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Vbwbc5m}  
HHX9QebiST  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5B(|!Xq;I  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "e_ED*  
ftK.jj1:  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 !D  
:?60pu=  
应用示例详细内容 >s1HQSe66  
wngxVhu8Ld  
系统参数 {2V=BDS|?K  
T*$uc,  
1. 该应用实例的内容 Q,s,EooIx  
!{SEm"J^  
\f+R!  
<1hwXo  
6R?J.&|  
2. 仿真任务 
+wQGC  
.fZv H  
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。 ^goS?p/z  
t[#`%$%'  
3. 参数：准直输入光源 \0b",|"3  
Uz1u6BF  
&jj\-;=~Ho  
;T/' CD  
4. 参数：SLM透射函数 S46[2-v1  
of(Nq@  
l ='lV]  
5. 由理想系统到实际系统 .%*.nq  
XbHcd8N T  
S?D2`b  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 d/7c#er  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 V,2O`D%  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 A@`C<O ^  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 #?aR,@n  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Q>X ;7nt0  
G"J6X e  
(spX3n%p  
tl#hCy  
J,IOp-  
应用示例详细内容 ytJ |jgp'  
jkfI,T  
仿真&结果 C8(sH@  
X5)>yM^N`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 &npf %Eub  
iPHMyxT+S  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 }p&aI?-B  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 xv1$,|^ts  
 为优化计算加入一个旋转平面 W}(dhgf  
Z3[,Xw  
az`5{hK  
}De)_E\~  
2. 参数：双凸球面透镜 9N9|hy  
O1/!)E!  
%zY3,4~  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &M<431y  
 由于对称形状，前后焦距一致。 k"AY7vq@!P  
 参数是对应波长532nm。 ^GL0|G=(1  
 透镜材料N-BK7。 QI!:+8  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Gew0Y#/  
rNI3_|a  
n NAJ8z}Nt  
/
x`H6'3?  
\*_qP*vq@  
lJq %me;4m  
3. 结果：双凸球面透镜 js2?t~E]  
W/J3sAYv  
$|AvT;4  
 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。 Ih"f98lV  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 >o(*jZ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 vR:t4EJ`  
;m;wSp  
t6LTGWs/_o  
RCoz;|c`P  
Z^#7&Pv0  
4. 参数：优化球面透镜 >a^H7kp  
S,J'Z:spf  
mB_ba1r  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 y5l4H8{h}  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 3{,Mpb@  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 AvH/Q_-b  
 透镜材料同样为N-BK7。 =(zk-J<nY  
GY0<\-  
=axi0q?}
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 tjYe82  
e?F r/n  
Be?mIwc_g  
RU[{!E  
5. 结果：优化的球面透镜 Jb_/c``  
XMuZ
'I  
nj)M$'  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 >>&~;PG[  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <o p !dS  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 7!Fu.Ps >  
|RHX2sso  
.'>r?%a  
{dCkiF  
6. 参数：非球面透镜 -!7QH'  
T*LbZ"A  
ijC;"j/(  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 |1rBK.8  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 T,jxIFrF  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 I%pQ2T$;  
V@T G"YF  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 IHf A;&b  
gM_Z/$  
qCIZW  
A qE,zW  
r+\it&cW+  
7. 结果：非球面透镜 4dl?US[-  
R"K{@8b
  
\:^$ZBQr<n  
 生成期望的高帽光束形状。 <9B43  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 #& Rx(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 L"#Tas\5  
0vDP-qJV-  
RrGS$<  
%p^C,B{7w  
Sd}fse  
8. 总结 -O. MfI+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /C_O/N  
U
{{RRK|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (#7pGGp*E  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 nn5S7!  
CuU"s)  
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。 >0B[  
dzggl(  
扩展阅读 d$b{KyUA  
,O $F`0>9A  
扩展阅读 ENjrv  
 开始视频 cXtL3T+  
-     光路图介绍 ;/>~|@  
 该应用示例相关文件： x&8fmUS:@;  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 0nG& LL5  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 :cIE8<\%  
`Fu|50_@V  
nvgo6*  
QQ：2987619807 !|,=rM9x