[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) sOhQu>gN  
应用示例简述 w] i&N1i  
1. 系统细节 rvgArFf}]  
 光源 JL5 )  
— 高斯激光束 OSY$qL2  
 组件 pTT7#b(t  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 fjVGps$j  
— 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 ;7Cb!v1
 
 探测器 kTZ`RW&0  
— 视觉感知的仿真 aKkL0D  
— 高帽，转换效率，信噪比 Q(=}
PF  
 建模/设计 i0; p?4`m  
— 场追迹： Z7a~M3VnZ  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 00X~/'!
 
q1Gc0{+)  
2. 系统说明 $lz\te  
biLx-F c  
6c>cq\~E  
f_2tMiy5  
3. 建模&设计结果 \Ld/'Z;w  
r%QTUuRXC3  
不同真实傅里叶透镜的结果： JR>#PJ,N-  
do@`(f3g  
\ <b-I  
X%w`:c&  
4. 总结 0~ !).f  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 I<
yd=#:n  
fn(< <FA)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /qM:;:N%
j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Z3X/SQ'0  
gx,BF#8}  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 nW#UBtZ  
[*^`rQ  
应用示例详细内容 H*s_A/$  
`L n,qiA  
系统参数 Awy-kou[C  
0$Rl78>(  
1. 该应用实例的内容 CEbZj z|  
|&!04~s;E  
J=v" HeVm  
Ldqn<wNnI  
bWU4lPfP  
2. 仿真任务 r: Ij\YQ  
O_-Lm4g?4  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 otaB$Bb  
EMK>7 aks  
3. 参数：准直输入光源 )lB 3U  
3jH-!M5
 
{-?^j{O0.  
JAEn 72  
4. 参数：SLM透射函数 7tbM~+<0  
v',%   
OAx5 LTd  
5. 由理想系统到实际系统 "`WcE/(  
-36pkC 6 \  
_OR@
S%$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 pHO,][VZ  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 J4Yu|E<&  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Y'n+,g  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ;.dyuKlI  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Q)vf>LwC2S  
%<[?;  
+bO]9*g]  
S:b-+w|*  
V!^5#A<  
应用示例详细内容 rt +a/:4+  
E+'P|~>oX  
仿真&结果 C|or2  
6d%V=1^F  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Xx)PyO  
0Z{;sW  
 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)。 Cf&.hod  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 CSu}_$wC#  
 为优化计算加入一个旋转平面 PRTn~!Z0  
p1}m_  
3y9R1/!  
<,:p?36  
2. 参数：双凸球面透镜 q-t
m`t*7  
VDnN2)
Km*  
jPum2U_  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 3n ~n-Jo  
 由于对称形状，前后焦距一致。 3kU4?D]  
 参数是对应波长532nm。 ()cqax4  
 透镜材料N-BK7。 S!Z2aFj  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 0<^!<i(%  
e"I+5r",  
cJ^:b4j  
)c;zNs  
)c; YR}tC  
-9f+O^x  
3. 结果：双凸球面透镜 4ju=5D];  
z+~klv3  

y'{*B(  
 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。 k/lU]~PE  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 8? U!PW  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 j o+-  
vGIe"$hNh  
s+omCr|H;A  
].(l^W  
gL/D| =  
4. 参数：优化球面透镜 W08rGY  
eI#b%h  
PKxI09B  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 #uc9eh}CWO  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 8c%Sd'+Pt  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ^F="'/Pq[  
 透镜材料同样为N-BK7。 gt>k]0  
?D?ldg  
*hV$\CLT.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G*y! Q  
v9_7OMl/x  
f6$$e+  
.,l4pA9v  
5. 结果：优化的球面透镜 l.iT+T  
>@ :m#d  
nD
5+&M0  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 m|by^40A(  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 R5b!Ao  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 XusTU  
Uv|?@zy#  
bd$``(b`v  
<_8p6{=  
6. 参数：非球面透镜 4^IqHx;bj  
x o{y9VS  
:T9 P9<  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %s;=H)8  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 1Z_2s2`p  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 6Qx[W>I  
]IM/R@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 /hv2=A  
=3
H*%  
G)8H9EV  
<
t"KNKI  
8bf~uHAr  
7. 结果：非球面透镜 7 ~9L
j  
b+tm[@|,v  
o+%($p  
 生成期望的高帽光束形状。 8iwH^+h~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 xWuvT,^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 &VdKL2  
}7+`[g  
{=Z _L?j  
VTl\'>(Cl  
#!>QXiyR  
8. 总结 87ptab@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 y8Oz4|  
a
i$s  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ? \p,s-CR:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9
 .3?$(  
hx$bY  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 /$=<RUE  
mrGfu:r  
扩展阅读 ^$x1~}D  
-A(]U"@n  
扩展阅读 2SRmh!hr  
 开始视频 <HXzcWQ$  
-     光路图介绍 ?d5_{*]+v  
 该应用示例相关文件： bqcwZ6r<  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *Kmo1>^  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 `s|^  
0 ~^l*  
>mUSRf4  
QQ：2987619807 n>L24rL