[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) -h+=^,  
应用示例简述 (,<&H;,8  
1. 系统细节 d5mhk[p7\J  
 光源
oace!si  
— 高斯激光束 T|dQY~n~  
 组件 >tTNvb5  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Q|/uL`_ni  
— 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_T>"v  
 探测器 22lC^)`TE  
— 视觉感知的仿真 mVFz[xI  
— 高帽，转换效率，信噪比 $K1 /^  
 建模/设计 2gLa4B-  
— 场追迹： R r7
r5  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 oxT..=-  
72@lDY4cE  
2. 系统说明 PI@/jh  
6z3 Yq{1  
h&d%#6mB  
foY=?mbL  
3. 建模&设计结果 kNqSBzg  
RSEo'2  
不同真实傅里叶透镜的结果： z'N_9=  
?0k(wiF  
s*$Re)}S  
rrBu6\D  
4. 总结 Esh3cn4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O9y4.`a"  
5A(zQ'6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I`Goc!5t  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 xE%1C6~C<  
M =Pn8<h~  
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。 0IU>KGJ-0s  
\z>Re$:  
应用示例详细内容 v"'Co6fw  
)wkh  
系统参数 9+<%74|,  
i oCoFj  
1. 该应用实例的内容 V mxVE=l  
HsrIw  
V/w:^@5+p  
E#3KWp#
M  
0].x8{~o  
2. 仿真任务 "JI FF_  
l(X8 cHAi  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 &6!~Q,;K-  
S |SN3)  
3. 参数：准直输入光源 #sl_ BC9  
o!.\+[  
="E^9!  
I,4t;4;Zk  
4. 参数：SLM透射函数 u6&<Bv  
8\,|T2w,X  
::13$g=T9s  
5. 由理想系统到实际系统 w`Q"mx*  
CNwYQe-i  
,Qvclu8r  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 a^yBtb~,P  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Ki#({~  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ~F5JN^5Y  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 b=:$~N@Y  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 dre@V(\;hQ  
=%u\x=u|  
8`bQ,E+2  
/18Z4TA  
=+um:*a.  
应用示例详细内容 LxqK@Q<B  
5rG&Z5  
仿真&结果 qk}(E#.>F\  
kOfq6[JC
 
1. VirtualLab中SLM的仿真 QuuR_Ao?c'  
Uh.XL=wY  
 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)。 5#jna9Xc  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 om3$=  
 为优化计算加入一个旋转平面 (hywT)#+  
p^^
Ai  
{"<6'2T3  
c&zZsJ"~  
2. 参数：双凸球面透镜 @V$,H/v:
 
cY/!z  
EJqzh
i5  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 V,,/}f'  
 由于对称形状，前后焦距一致。 5`:+NwXS2  
 参数是对应波长532nm。 JQVu&S  
 透镜材料N-BK7。 y'sy]Q~  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 bkmW[w:M  
S<n3wR"^  
z4l
O  
.H1kl)~V  
BoZG^  
"BB#[@
 
3. 结果：双凸球面透镜 }5n((7@X  
F|._'i+B!  
!\{&^,y  
 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。
bDdJh}Vz  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 e'<pw^I\  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 qwAN=3@  
; n2|pC^  
]h (TZu  
^+Ez[S{8  
yQwj[  
4. 参数：优化球面透镜 XQEGMaZ  
j7;v'eA`;7  
33d86H%;  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 x}TDb0V  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 lD09(|`  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 oOk.
Fq  
 透镜材料同样为N-BK7。 <}pwFl8C)  
NN5V|# P}  

1jZ:@M:  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 66\0JsT?3  
f~Dl;f~H_;  
7^k`:Z  
Oq{&hH/'}  
5. 结果：优化的球面透镜 '< OB j  
W>b(hVBE  
+Q, 0kv  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 m{={
a5GD  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 bw#z
MU^E  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 GE$spx  
9GS<d.#Nvc  
b5YjhRimS  
k4_Fn61J/  
6. 参数：非球面透镜 0pYz8OB  
+3e(psdg  
]*{QVn(  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 <!:,(V>F(C  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 +MC>?rr_u  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ).eT~e Gj  
GY4:9Lub7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 W|=?-
 
HzB&+c?Z  
ToJV.AdfT  
L>{E8qv>w  
JJ56d)37.  
7. 结果：非球面透镜 BQf}S +  
9\*xK%T+  
wgSA6mQZ  
 生成期望的高帽光束形状。 pTZPOv#?Q  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 
,[+  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 zQxZR}'  
P,!W\N%3  
UuxWP\~2  
T3['6%  
ro37H2^Ty  
8. 总结 mLD0Lu_Ob3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }M f}gCEW  
oUZwZ_yKW  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 xZFha=#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 hC}A%_S  
j._9;HifZ  
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。 -$;H_B+.  
:<%K6?'@^  
扩展阅读 %Ua*}C   
J),7ukLu^  
扩展阅读 .CI]8O"3y  
 开始视频 {a_=4a  
-     光路图介绍 HhNH"b&  
 该应用示例相关文件： <(d^2-0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 :RHNV  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 .eXIbd<C  
HeGGAjc  
]*}*zXN/E  
QQ：2987619807 %x
LziF