[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) 3Hq0\Y"Y  
应用示例简述 $i =-A  
1. 系统细节 wl!'Bck=  
 光源 }3+q}_3  
— 高斯激光束 ka]n+"~==\  
 组件 ,PY<AI^59  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [t ^|l?  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 p4t(xm2T  
 探测器 S_\RQB\l  
— 视觉感知的仿真 E6n;_{Se/S  
— 高帽，转换效率，信噪比 RI%*5lM8;  
 建模/设计 *gBaF/C  
— 场追迹： :pNZQX  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ~r!jVK>^  
qT}&XK`Q^  
2. 系统说明 8_KXli}7=  
:CH'Bt4<  
;&[0 h)  
2y,~i;;_  
3. 建模&设计结果 IMVoNKW-  
q/]tJ{FI  
不同真实傅里叶透镜的结果： mV^dIm  
6.ap^9AD  
uZ OUp8QQ  
F*Qw%  
4. 总结 o2%"Luf<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 y 5=J6a2.  
K<N0%c~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _I@dt6oF  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %d*}:295  
/wIZ '  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ukri7 n
*  
G-
rN?R.  
应用示例详细内容 )L_jR%2j  
^B5Hjf9  
系统参数 x!G\-
2#  
W&rjJZY6  
1. 该应用实例的内容 g|2D(J  
1tg   
H#6J7\xcS  
`L:wx5?  
bEPXNN  
2. 仿真任务 +y-:(aP  
`.><$F  
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。 Av/|={i  
1no$|n#  
3. 参数：准直输入光源 tMupX-V  
,/Xxj\i  
$KtMv +m"  
~~h9yvW7&  
4. 参数：SLM透射函数 SUx\
qz)  
g%^Zq"  
6`EyzB%.$  
5. 由理想系统到实际系统 [rGR1>U?i  
l1YyZ^Z  
mB_ba1r  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 y5l4H8{h}  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 3{,Mpb@  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {K:/(\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Qa"R?dfr  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =(zk-J<nY  
6:QJ@j\  
:Rq@%rL  
X~W5Z(w(O  
)v'3pTs2  
应用示例详细内容 [_b10Z'{  
=(v/pLLK?  
仿真&结果 e?F r/n  
5MiWM2"X\  
1. VirtualLab中SLM的仿真 -@AGQ+e  
a'Aru^el  
 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)。 yp!Xwq#n  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 QULrE+@  
 为优化计算加入一个旋转平面 /&vUi7'  
mo<g'|0  
>YPfk=0f0  
n j1 cqh  
2. 参数：双凸球面透镜 .\< \J|3  
\b~zyt6-  
7%L-;xcr]B  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 cjH ~H8  
 由于对称形状，前后焦距一致。 x4fLe5xv  
 参数是对应波长532nm。 4}96|2L5  
 透镜材料N-BK7。 5tQffo8t  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 -cJ(iz9!  
Rm6<"SLV  
Cc9<ABv?  
+Hv%m8'0|  
vR#A7y @!  
^oaG.)3  
3. 结果：双凸球面透镜 Z=n& fsE  
`[Kh[|  
7*u0)Hog  
 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。 iZ)7%R?5  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 FL0[V,  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 jhK&Z7;  
%`%1W MO  
^8E/I]-  
Xd
w%Hw  
kU4Zij-O  
4. 参数：优化球面透镜 3{~hRd  
(z+[4l7  
V?%>Ex$  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 k&@JF@_TI  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 "'s`?  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 >q4nQ/eP  
 透镜材料同样为N-BK7。 vy6NH5Q  
&#`d8}3D  
W:hR81ci  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 S\GG(#b!  
\fh.D/@  
a]$KI$)e  
cXtL3T+  
5. 结果：优化的球面透镜 2>?GD@GE  
Hm%[d;Z7  
r'w5i1C+  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 <)y'Ot0 y  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,_P(!7Z8  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Y~gpiL3u  
aD24)?db-  
o%Pi;8
  
u[fQvdl  
6. 参数：非球面透镜 LlnIn{C  
Iu%/~FgPj{  
B<LQ;n+  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 E=HS'XKu[K  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 I3s'44  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 *)g*5kKN  
(47jop0RDQ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^J\
)cw  
TDy@Y> )  
;k(|ynXv  
}me]?en_Ra  
eHd{'J<  
7. 结果：非球面透镜 j3sUZg|d  
)bPwB.}kq  
>-EoE;s  
 生成期望的高帽光束形状。 $aG]V-M>  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \MK)dj5uUJ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 D[:7B:i  
K#+TCZ,  
&!KJrQ  
2ggW4`"c  
"x3_cA~  
8. 总结 - stSl*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6L'cD1pu  
~8}"X] 4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~O|j*T  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 F#Z]Xq0r  
F''4j8  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 8t9sdqM/C  
NM[w=  
扩展阅读 QF!K$?EU[  
ft:/-$&H  
扩展阅读 an0@EkZ  
 开始视频 bZ )3{  
-     光路图介绍 6Q>:g"_  
 该应用示例相关文件： .:l78>f  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 PN+,M50;1  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 3_vggK%  
ag[yM  
h`&mW w  
QQ：2987619807 ;(VJZ_