[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) |
Es,$  
应用示例简述 2>g!+p Ox  
1. 系统细节 $ve*j=p  
 光源  Q!(qb  
— 高斯激光束 SP;1XXlL  
 组件 |(=b  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Oo/@A_JO@  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 P"|-)d  
 探测器 H-3*},9  
— 视觉感知的仿真 yJdkDVxYr  
— 高帽，转换效率，信噪比 *9US>mVy  
 建模/设计 h#Z~x  
— 场追迹： i^)JxEPr w  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 =3=8oFx8  
>VJ"e`  
2. 系统说明 ,U>G$G^  
1aezlDc*  
A3|X`X  
^@<Ia-x  
3. 建模&设计结果 SmV}Wf  
$U'*}S  
不同真实傅里叶透镜的结果： e\}'i-  
HE-ErEtGB  
MADt$_  
j2oU1' b  
4. 总结 (Ft#6oK"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \"P$*y4Le  
{Hz;*1?$k  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ctR^"'u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ->W rB
O  
Wf=hFc1_@  
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~y]7h|  
Zbf~E {  
应用示例详细内容 M&KJZ  
W(EN01d\  
系统参数 o4,9jk$  
>fp_$bjd  
1. 该应用实例的内容 ;".]W;I*O  
B-wF1!Jv  
&H%z1Lp  
4+Y9":<  
#KDN  
2. 仿真任务 ^ R3g7 DG  
G*g*+D[HM  
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。 1~S''[  
foe)_  
3. 参数：准直输入光源 54Vb[;`Kkb  
?+L7Bd(EF%  
1%7zCM0s  
ootkf=  
4. 参数：SLM透射函数 1n#{c5T  
mzcxq:uZ5  
L"}2Y3
 
5. 由理想系统到实际系统 cUwR6I9  
T!|-dYYI  
ygxaT"3"=  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 +u3vKzD  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 V5+|H1=  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 x";4)u=  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 7lAnGP.;  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 v"dl6%D"  
h4c4!S  
$SU<KNMZ  
9w-;d=(Q  
tY60~@YO&  
应用示例详细内容 &7KX`%K"D  
uC?/p1  
仿真&结果 P?zL`czWd  
v&xhS yZ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 LGWQBEXw  
&zHY0
fxX  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Kk>va->R  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ca3 {e1  
 为优化计算加入一个旋转平面 D"P<;@ef  
hmv*IF.  
87hU#nVYh  
QLZ%m$Z  
2. 参数：双凸球面透镜 Q'rX]kk_  
=64Ju Wvo  
VQbKrnX  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 @XH@i+{B  
 由于对称形状，前后焦距一致。 _J0(GuG=~  
 参数是对应波长532nm。 IDp2#qg_  
 透镜材料N-BK7。 KXcE@q9  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 i7`/"5I  
(~^KXJ{->  
Pa/2])w  
gO bP  
Fb^,%K:  
|q 0iX2W  
3. 结果：双凸球面透镜 1fV\84m^  
`12Y2W 9  
NZuylQ)0  
 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。 wAr
zMt}[  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 /[|A(,N}{  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Rc~63![O.  
V/J-zH&  
e_llW(*l8^  
+\Je B/F  
}QJ6"s  
4. 参数：优化球面透镜 "SV/'0  
!D9V9p  
k'K 1zUBj  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 J_&G\b.9/  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 !H`uN  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 |@dY[VK>  
 透镜材料同样为N-BK7。 }1YQ?:@  
@&2#kO~=  
sB<y(}u  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @*JS[w$1  
DC=XPn/V  
|]OI)w*  
CPu~^ik  
5. 结果：优化的球面透镜 i$z*~SuM#  
/ KxZ+Ww>v  
!p3vnOX6  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 8&v%>wxR@  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -nk0Q_7N  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。  -to3I  
zG~nRt{4  
A@n//AZM  
E1>zKENN;  
6. 参数：非球面透镜 n#)kvr  
%>,Kd6bdg  
k E-+#p  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 kSO:xS0 _N  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ASaNac-3  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 |3 v+&eVi  
yo#fJ`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2$?j'i!  
]}BT'fky#  
`MXGEJF  
P>ZIP* Gr  
H)i%\7F5  
7. 结果：非球面透镜 41\V;yib  
m"mU:-jk`  
]s~%1bd  
 生成期望的高帽光束形状。 ;r3|EA35  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 2-gI@8NPI  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 8\CmM\R  
"$|ne[b2  
J.n-4J#@  
be~'}`>  
mf)E%qo  
8. 总结 BY??X=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 XN~r d,MZ%  
4$8\IJ7G  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ,98`tB0  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %ysfFE  
IsP!ZcV;  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 R?+:Js
/  
Dhp|%_>  
扩展阅读 |=ljN7]!  
ftbOvG/ I  
扩展阅读 hOIk6}r4X  
 开始视频 s@5r}6?M  
-     光路图介绍 w"BMJ+  
 该应用示例相关文件： p`{| [<  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 oHkjMqju  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 S$Fq1   
Y(P<9m:  
Q)}z$h55  
QQ：2987619807 /&G )IY]g