[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) THA9OXP  
应用示例简述 P:qmg"i@3  
1. 系统细节 &J[a.:..  
 光源 weitDr6  
— 高斯激光束 Nd_fjB  
 组件 4JSPD#%f  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 +Q*`kg'  
— 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 15$xa_w}L  
 探测器 T)C@6/  
— 视觉感知的仿真 .p`4>XA  
— 高帽，转换效率，信噪比 %B3~t>  
 建模/设计 g(DD8;]w<  
— 场追迹： ?Cq7_rq  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |Lq8cA)|y  
prBLNZp  
2. 系统说明 l{3B}_,  
0bNvmZ$  
e5h*GKF  
]' mbHkn68  
3. 建模&设计结果 E$d3+``  
4p_C+4  
不同真实傅里叶透镜的结果： )oEVafNsT  
z(PUoV:?  
r@r%qkh(.@  
h\m35'v!  
4. 总结 v1h(_NLI!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 93-Y(Xx)bY  
B( [x8A]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &}ZmT>q`$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IS C.~q2  
oL4W>b )  
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。 ]!UYl  
~{c ?-qb  
应用示例详细内容 :-&|QVH  
wZrFu(_  
系统参数 XLpP*VH3  
wI#8|,]"z  
1. 该应用实例的内容 D+8d^-:  
SpH|<L3  
wAMg"ImJ  
B`tq*T%  

MsB>3  
2. 仿真任务 SNEhP5!  
e~h>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。 ! VwU=5  
Z['.RF'`  
3. 参数：准直输入光源 #mH@ /6,#[  
iT@`dEZ.  
CjdM*#9lW  
tMr7d  
4. 参数：SLM透射函数 Z\$HgG  
VJ*1g+c  
K2m>D=w  
5. 由理想系统到实际系统 &\zYbGU  
{%jAp11y+O  
G1:}{a5i_  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 IQQv+af5  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ;5a$OM  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 O5dS$[`j\p  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 6fwNlC/9  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 yUoR6w  
0'q4=!l  
,5'o>Y  
u ExLj6  
v|?@k^Ms  
应用示例详细内容 uLms0r\@!  
G

hM  
仿真&结果 dQX-s=XJ  
^[ae )}  
1. VirtualLab中SLM的仿真 verI~M$v{  
+/OSg.  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 w7)pBsI  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~$!,-r  
 为优化计算加入一个旋转平面 OT#@\/>  
l9p  6I  
09Hrn  

=g% L$b<i  
2. 参数：双凸球面透镜 +cpb!YEAb
 
5hs_k[q  
e8,_"_1:F  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 }_Bo:*9B-o  
 由于对称形状，前后焦距一致。 IPot][ N>  
 参数是对应波长532nm。 HG]ARgOB  
 透镜材料N-BK7。 .EYL  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /E>;O47a  
VPN 9 Ql=  
>}k*!J|  
#83  
h'ik3mLH  
"2e3 <:$  
3. 结果：双凸球面透镜 H4i}gdR  
Km2~nkQ  
2OG/0cP  
 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。 3=S|U,  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 tpI/Ibq  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ]dycesc'  
N2h5@*1Y  
qxRsq&_  
hV3]1E21"  
a)O"PA}2  
4. 参数：优化球面透镜 %PW-E($o<  
b[vE!lJEq  
-]EL|_;  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 vuQA-w7  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 l|g*E.:4  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 /N0mF< P  
 透镜材料同样为N-BK7。 QPy h.9:N  
E2hsSqsu=  
vbJ<|#|r-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 eDd&vf  
+=WBH'  
NT6jwK.?)?  
cMK|t;" 3  
5. 结果：优化的球面透镜 ueg%yvO
 
=i~ = |K!  
-J
]?M  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 o HK  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 DLwlA!z  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 t!D
'ZLw
 
Q}#4Qz~n  
tbQY&TO1  
AB=%yM7V*  
6. 参数：非球面透镜 COi15( G2  
F'~r?D  
kn#?+Q  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ?MDo. z3  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 d /jx8(0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 TF%n1H-sF  
a-*sm~u  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -O})Y>=}  
|\bNFnn(  
hu-]SGb6  
x]VycS  
MpKXC  
7. 结果：非球面透镜 F%L"Q>aHW  
^|/<e?~I  
8] LF{Obz[  
 生成期望的高帽光束形状。 )~M@2;@L  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 zBm~J%  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 CW;zviH5  
Q_T,=y  
TJ)Nr*U3_  
c|%5SA  
k
wi$%  
8. 总结 MdX4Rp'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6I
[*p0j5  

=u0=)\0@r  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 dC<%D'L*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 I/'>MDB!  
+s}!+I8P  
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。 {F_>cyR  
$7X;FmlG&  
扩展阅读 /5%'q~  
'4
{@F~fu  
扩展阅读 A._CCou  
 开始视频 !,-'wT<v  
-     光路图介绍 0ytAn+/"x  
 该应用示例相关文件： %X\J%Fj  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 [voc_o7AI  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 dLQp"vs$  
Zn1((J7  
^PdD-t
Y<  
QQ：2987619807 ,%Pn.E* r;