[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) -=cm7/X  
应用示例简述 DRpFEWsm  
1. 系统细节 *c\XQy  
 光源 h'HI92; [  
— 高斯激光束 hF{gN3v5  
 组件 $4mCtonP=  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Z3yy(D>*  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 F$-fj "jC  
 探测器 BhYvEbt  
— 视觉感知的仿真 TQu.jC  
— 高帽，转换效率，信噪比 'ieTt_1.G  
 建模/设计 X}xf_3N "  
— 场追迹： 5E]
iv^q%  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 h% KEg667  
*u-$$@|y  
2. 系统说明 nU' qE  
c`/VYgcTqB  
0hhxTOp  
-K lR"
:  
3. 建模&设计结果 {sf ,(.W  
"F}dZ  
不同真实傅里叶透镜的结果： R[14scV  
gs3c1Qa3b  
|{Ex)hkw  
2{.g7bO  
4. 总结 Yn[>Y)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F b?^+V]9  
S]ayH$w\Q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !uoT8BBAk  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HE35QH@/`  
}S8aR:'  
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。 \gA<yz-;N  
L}CU"  
应用示例详细内容 8R%<~fq r  
hsQDRx%H}  
系统参数 O
X'V  
1a/C(4_k  
1. 该应用实例的内容 eM{u>n+`F0  
2GORGS%  
8^^ 1h  
]\KVA)\  
h]h"-3  
2. 仿真任务 sQ340!  
mZ2CGOR  
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。 @!=Ds'MJC  
"b~C/-W I  
3. 参数：准直输入光源 [Q{\Ik  
S't9F  
/='0W3+o*L  
pHoHngyi&  
4. 参数：SLM透射函数 S9Oz5_x  
z]r'8Jc  
f*<Vq:N=\  
5. 由理想系统到实际系统 hcj]T?  
J}&Us p  
qF4tjza;k
 
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 jan}}7Dly  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ]7
Du/)$  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 
C{}PO u  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 iMJt8sd  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ;YR/7  
[:.wCG5  
'x{oAtCP9  
e2v`   
d_d&su E  
应用示例详细内容 X+ITW#  
pDZewb&cA  
仿真&结果 bwzx_F/  
<wk  
1. VirtualLab中SLM的仿真 /M%>M]  
t*9 g
usmG  
 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)。 #?Kw y  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ". tW5O>  
 为优化计算加入一个旋转平面 aSvv(iV  
beBG40  
@JXpD8jn  
tO{{ci$-T  
2. 参数：双凸球面透镜 l<w7 \a6  
@Suz-j(H  
TG}owG]]  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ":$4/b6  
 由于对称形状，前后焦距一致。 8j;Un]  
 参数是对应波长532nm。 yf9"Rc~+  
 透镜材料N-BK7。 }lI
c{R@H  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 v']_)  
,)Q-o2(C  
ekvs3a^  
a5pl/d  
wHbkF#[:i  
86OrJdD8  
3. 结果：双凸球面透镜 #+1|O;PB#  
u:f ]|Q
 
`Y:]&w  
 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。 i"}z9Ae~.  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 i8V\x>9  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 a2B71RT~  
E%bhd4$G  
ksC_F8Q+  
DLrV{8%W  
oj djy#:  
4. 参数：优化球面透镜 U0_)J1Y
p  
zuLW'a6F-
 
t
|iNSy3  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 K>DN6{hnV;  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 d5l42^Z  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 QT,T5Q%JP:  
 透镜材料同样为N-BK7。 4CF;>b f~  
_=~u\$  
zG#5lzIu,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )k=KLQ\b  
Qp:I[:Lr;  
'IX1WS&\"  
@e)}#kN.  
5. 结果：优化的球面透镜 8X7??f1;Y  
}_'5Vb_  
f\hMTebma$  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ?gMx  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 }qiZ%cT.G  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 &YXJ{<s  
Q]K` p(  
mLuNl^)3  
aj`&ca8  
6. 参数：非球面透镜 :ZXd%  
_p*9LsN$L  
KQPu9f9  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 /Sj~lHh  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 "Au4&Fu  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \C3I6Qx  
b)I-do+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 '0D$C},^|8  
1(o\GI3:  
,s~l; Gkj  
13s/m&  
x]c8?H9,&  
7. 结果：非球面透镜 N_c44[z1  
R])
Eg&  
V\Cl""`XN  
 生成期望的高帽光束形状。 ({!!b"B2  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 XR+ SjCA  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 .H)H9cmf  
3IMvtg  
>_?i)%+)  
DO:,PZX  
|R9Lben',  
8. 总结 0#]fEi  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 n-ffX*zA(  
Pzs
o^^g  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \(Sly&gL  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C^)Imr  
8S1@,O,  
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。 !2|Lb'O  
<<>+z5D+  
扩展阅读 |owr?tC  
Ooz,?wU6  
扩展阅读 E'LI0fr  
 开始视频 Q>{$Aqc,e  
-     光路图介绍 [{7#IZL  
 该应用示例相关文件： y*iZ;Bv j  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ]@$^Ju
,  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Q VTL}AT2:  
Ce}`z L  
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QQ：2987619807 DhM=
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