[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) VGY#ph%  
应用示例简述 N6Fj}m&E  
1. 系统细节 A|V |vT7cb  
 光源 2 fX-J  
— 高斯激光束 H/p<lp  
 组件 9Kw4K#IqQ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 _W4i?Bde  
— 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 Oc;0*v[I  
 探测器 fMn7E8.  
— 视觉感知的仿真 B1oy,'  
— 高帽，转换效率，信噪比 qh/q<  
 建模/设计 HPAd@5d(  
— 场追迹： k,
 )7v  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。  ] }XK  
`Njv#K} U  
2. 系统说明 Af:4 XSO6  
&>Q_  
}*m:zD@8$  
Z<Rz}8s  
3. 建模&设计结果 lM C4j  
2jf-
vWV_  
不同真实傅里叶透镜的结果： ?w1_.m|8u  
&3mseU  
:2?J#/o  
$WvI%r  
4. 总结 5@"&%8oeq0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3_2(L"S2  
~a8J"W
h  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 nJny9g  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *usfJ-  
W?!(/`J]  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 VY$hg  
2As 4}  
应用示例详细内容 ]`&EB~K&NY  
BclZsU=xn  
系统参数 . zvF!!z  
%O;"Z`I  
1. 该应用实例的内容 Zgo^M,g  
SC`.VCfc.  
mCe,(/>l+  
.e5GJAW~9  
X~Uvh8O  
2. 仿真任务 OB8fFd  
d:O>--$_tw  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 bp:
WN  
 "
/6(  
3. 参数：准直输入光源 :k075Zr/#D  
D Y($  
l/`<iG%  
a<FzHCw  
4. 参数：SLM透射函数 ZPn`.Qc  
/yyed{q  
;RW!l pGjP  
5. 由理想系统到实际系统 ?7
^H1L  
*@lNL=%R  
w`,[w,t  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 }8p;w T!  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 too=+'<N</  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 -*k%'Gr  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 (1%u`#5n-N  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 g4P059  
O82T|0uw  
TS)p2#  
_(3VzI'G  
($'rV!}  
应用示例详细内容 @P6K`'.0  
fzRzkn:=  
仿真&结果 3'Q H\t5  
=-~82%  
1. VirtualLab中SLM的仿真 x:O?Fj  
97e fWYj  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 zht^gOs  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 \CM(  
 为优化计算加入一个旋转平面 u}D.yI8  
g}@_ @  
 W *0XV  
y. @7aT5  
2. 参数：双凸球面透镜 {7[^L1  
,(}7 ST  
p@/!+$^{  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 NwoBM6 #  
 由于对称形状，前后焦距一致。 _+N*4  
 参数是对应波长532nm。 HlBw:D(z:^  
 透镜材料N-BK7。 dY68wW>d|  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 69ia #  
t=NPo+fm  
Pon 2!$  
s\1h=V)!H  
uJA8PfbD  
~;QO`I=0P  
3. 结果：双凸球面透镜 R+#|<e5@%o  
$)vljM<<  
k'&BAC.K,  
 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。 SfyZ,0  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 }H!c9Y  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 $SRpFz5y$  
hf^,  
Bjq1za  
63QMv[`,  
YH&`+ +  
4. 参数：优化球面透镜 )7Gm<r  
wAkpk&R  
kq8:h  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 r@f8-!{s2h  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 %RG kXOgp  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 xmb]L:4F  
 透镜材料同样为N-BK7。 RZ:Yu  
fQ=Yf?b  
"yXKu)_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 g2JNa?z  
B/:q  
H ifKa/}P8  
57*z0<  
5. 结果：优化的球面透镜 B BbGq8p  
0=#:x()e  
fPZt*A__  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 bdZ[`uMD  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 [-_3Zr  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2Hw&}8  
>N62t9Ll[  
zR6,?Tzg  
Hdw;=]-  
6. 参数：非球面透镜 Fm_^7|  
^90';ACFy  
\,ARYwd  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ^[,Q2MHCT(  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 :f G5?])  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _t||v  
K#_&}C^-jY  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 t'|A0r$  
L15?\|':
Y  
y^zII5|s  
f6vhW66:?x  
?;zu>4f|  
7. 结果：非球面透镜 FkY}6  
DDQ}&`s  
Y<-h#_  
 生成期望的高帽光束形状。 a$r- U_?  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 83K)j"!<X  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 `ltc)$  
S[JeW  
#%O|P&rA  
`-W.uOZ0  
Y[)b".K  
8. 总结 0gO_dyB  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 rV84?75(Y  
)12.W=p  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /4/'&tY  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *;t\!XDgp  
*o.f<OwOz  
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。 hb#Nm6  
[p3{d\=*?  
扩展阅读 ve($l"T  
vZ,DJ//U,  
扩展阅读 `NYu|:JK:  
 开始视频 OL]P(HRm]~  
-     光路图介绍 2(LF @xb  
 该应用示例相关文件： x1H1[0w,i  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |y9(qcKn$  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 EP,j+^RVf  
xfoQx_]$Im  
9$[6\jMh  
QQ：2987619807 Ak3cE_*Y/