[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) ;r%<2
(  
应用示例简述 W3"vTZJF  
1. 系统细节 " S ?Km  
 光源 cgzy0$8dj\  
— 高斯激光束 |e~u!V\m  
 组件 2V 4`s'  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 33O)k*g  
— 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 <xXiJU+  
 探测器 >y&[BB7S6  
— 视觉感知的仿真 4(m/D>6:  
— 高帽，转换效率，信噪比 0PR4g}"  
 建模/设计 $#TID=  
— 场追迹： FYxUOO  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 5sG ]3z+1  
hT\p)w  
2. 系统说明 _F! :(@}  
mi*:S%;h  
)J{.Cx<E  
=;kRk.qzy  
3. 建模&设计结果 *oKgP8CF  
=7*oC  
不同真实傅里叶透镜的结果： n+v!H O"2u  
PY[Sz=[  
2=i+L z^  
8[vl3C  
4. 总结 @>d&5}F_>{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .WxFm@]/\  
q]2}UuM|U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 l_UXrnm/N  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 J,CJPUf&  
8h55$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。 
,)0/Ec  
C~3@M<X  
应用示例详细内容 V22q*/iV  
L&+% Wd~  
系统参数 I|Vk.,  
qpluk!  
1. 该应用实例的内容 [GcA.ABz  
8:;u v7p  
*?EjYI  
s@*,r@<  
V#n?&-{V  
2. 仿真任务 -`<6=[QUO  
l:>qR/|m  
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。 6$xo# }8  
| 7t=\  
3. 参数：准直输入光源 S-H-tFy\\  
'[7C~r{%  
%!N2!IiVs  
'lQ  
4. 参数：SLM透射函数 Q' OuZKhA  
G_7ks]u-  
_47j9m]f  
5. 由理想系统到实际系统 /6Jy'"+'0  
j]cXLY  
V1UUAvN7s  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2zmQp  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 .3S\Rrv  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 1{;[q3a  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 x mrugNRg  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 3Vb=6-|  
/)eNx  
=:
ya;k&  
LZZ:P
 
UH1S_:6  
应用示例详细内容 'p|Iwtjn>  
V PLC
ic,T  
仿真&结果 .O@q5G  
{GG~E54&B  
1. VirtualLab中SLM的仿真 $Hl+iF4j<  
d~P<M3#>  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ~%8Q75tn.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 }]Gi@Nh|o  
 为优化计算加入一个旋转平面 <MWXew7b  
2f}K#i8  
*'AS^2'  
yP1Y3Tga=  
2. 参数：双凸球面透镜 %O4}i@Fe  
E<98ahZ?l  
~_# Y,)S!z  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 N c&i) qh  
 由于对称形状，前后焦距一致。 '!r+Tz  
 参数是对应波长532nm。 a@V/sh  
 透镜材料N-BK7。 b0zx
T9  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Te U7W?M^  
zw%n!wc_\  
4,*^QK  
7gdU9c/q,  
%t5BB$y  
H-\{w   
3. 结果：双凸球面透镜 LGo@F;!n  
GJ^]ER-K  
_ \y0 mc4  
 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。 !7"K>m<  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 l_j<aCY?|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &T|&D[@  
dbq{a  
>kDdWgRQ  
[
K4+G]6  
UmD-7Fd  
4. 参数：优化球面透镜 X\$W'^np  
&8_#hne_  
kvgs $  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 V^$rH
<  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 >$S,>d_k`  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 1N$gE  
 透镜材料同样为N-BK7。 U)I `:J+A  
N;`[R>Z~  
g0:4zeL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 x 1xj\O  
\gI:`>- x  
|C)UZ4A/p  
<K=B(-~  
5. 结果：优化的球面透镜 y'2kV6TtqD  
y!6:  
4{pemqS*  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 D>7_P7]y  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 j_a~)o-p  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 | 8L`osg  
g=YiR/O1QN  
R;TEtu7  
< 8 Y<w|Hh  
6. 参数：非球面透镜 k'I_,Z<,  
-ynLuq#1A  
`TlUJ]d)  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ^3)2]>pW  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 o?O,nD 6  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 mv%:[+!  
>5@vY?QXO  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 QH' [(  
6[h$r/GXh"  
,fG_'3w
b  
cV_IG}LJ  
dK;\`>8  
7. 结果：非球面透镜 ]zq_gV8k  
vsz^B :j  
FqUt uN  
 生成期望的高帽光束形状。 ;7n*PBUJJ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 dbUZGn~  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 FeeWZe0i  
v{{2<,l  
@Rb1)$~#  
TX [%s@C  
.q9|XDqQc  
8. 总结 |UDD/
e  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %FWfiFV|<  
fYQi#0drn  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <&0*5|rR  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 '-]BSU  
.nF  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ?M-8Fp3 +  
Q.2nUT`  
扩展阅读 P~ pbx  
W]}V<S$  
扩展阅读 o4
g  
 开始视频 jG(~9P7  
-     光路图介绍 PW//8
lsR  
 该应用示例相关文件： 6N+)LF}P b  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 P5xmLefng  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 cTaD{!zm5  
9egaN_K  
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QQ：2987619807 EbYH?hPo