[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) w"h'rw  
应用示例简述 E._/PB  
1. 系统细节 h56s~(?O  
 光源 @<p9O0  
— 高斯激光束 MAG/7T5  
 组件
&."ltB  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 1++Fs  
— 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 qo}u(pOj|  
 探测器 z%/<|` 7  
— 视觉感知的仿真 +L}R|ihkI  
— 高帽，转换效率，信噪比 x>[ gShAV!  
 建模/设计 #r80FVwiD  
— 场追迹： 4_vJ_H-mO,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 El3Ayd3  
M_F4I$V4  
2. 系统说明 9h^TOZK)  
f.U.(  
}+ TA+;  
xh!aB6m8R  
3. 建模&设计结果 4yRX{Bl|  
iSj.lW  
不同真实傅里叶透镜的结果： x/#.%Ga#T  
v7D3aWoe  
_v=zFpR  
<+; cgF!+  
4. 总结 U{-[lpd  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ltXGm)+  
{Gr"oO`&"  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 q3Y49d  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 uGS^*W$  
(:J U  
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。 Kr;F4G|Qt  
8'mm<BV;sT  
应用示例详细内容  B*Q  
Fk&A2C}$b  
系统参数 ~2?UEv6  
%'[ pucEF  
1. 该应用实例的内容 %{";RfSVX%  
0XrOOYmx  
=zKbvwe%X  
ZUeA&&{  
>U')ICD~  
2. 仿真任务 3x~AaC.j  
kpO+  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 7:h_U9Za?$  
.[X"+i\  
3. 参数：准直输入光源 C)qP9uW  
82Nw6om6i  
N!=Q]\ZD  
jh.e&6  
4. 参数：SLM透射函数 I}7=\S/@  
d0@czNWIC  
q e;O Ox  
5. 由理想系统到实际系统 tM{U6k  
uB uwE6  
{_*$X  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 X+k`UM~  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。
W/I D8+:i  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 lIL{*q(  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Y@M l}43  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。
{:d9q  
dq$CCOC^F  
r=pb7=M#LN  
<\5Y~!)  
q5(Z   
应用示例详细内容 f@= lK?Pfh  
0_5j(  
仿真&结果 $8,/[V A  
]gGCy '*)  
1. VirtualLab中SLM的仿真 *;C8g{  
" ^:$7~%bA  
 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)。 h^6Yjy  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =D~RIt/D  
 为优化计算加入一个旋转平面 i#y3QCNqf^  
-,#LTW<.  
$C !Mk  
*Ad7GG1/u  
2. 参数：双凸球面透镜 `mTc  
-#?p16qz5  
ec` $2u  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ewcgg  
 由于对称形状，前后焦距一致。 V2?&3Z)W  
 参数是对应波长532nm。 H/6GD,0  
 透镜材料N-BK7。 ]tVXao  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 2i~qihx5^  
g"Z X
1X  
iy_\1jB0  
J]|lCwF  
\aO.LwYm;:  
q#~]Hp=W5  
3. 结果：双凸球面透镜 |E)IJj 3  
(^Kcyag4  
!zNMU$p  
 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。 O/=i'0Xv  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 8oj-5|ct  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 j\SW~}d9  
*AU"FI>V  
a/wkc*}}/  
vYNh0)$%F  
q:1_D>  
4. 参数：优化球面透镜 61J01(+|  
afMIqQ?  
<IBz
h_  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 :bA@ u>  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 n'#(iW)f  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 NX(.Lw}  
 透镜材料同样为N-BK7。 SAEr$F^  
E0Vl}b  
%8V/QimHU  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  -'|pt,)  
+0O{"XM  
k'BLos1W  
~4mgYzOmD`  
5. 结果：优化的球面透镜 4{\h53j$  
Tdr^~dcQ  
j}
?O  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 sS$- PX C  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 gi7As$+E  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 I^
{PnrB  
G'z&U?Ng  
|^m
l|cb  
<L__;j1Wx  
6. 参数：非球面透镜 .Wq`qF(;  
WbS2w @8  
)]%GNdU  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 BV&}(9z  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <)]B$~(a  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !o 7uZC\  
V\kf6E  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 gtHk1 9  
zy#E qv  
G2kr~FG  
9b !+kJD  
@Ey(0BxNu  
7. 结果：非球面透镜 d& @KGJ  
kvdzD6T 9  
m4nJ9<-  
 生成期望的高帽光束形状。 M)#R_(Q5{  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 zk4yh%Cd_  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Fa9]!bW  
^
AD/N|X^  
mV;Egm{A\  
hSD)|  
S[NV-)r=  
8. 总结 ZBJYpeGe  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E<a~ `e  
];1z%.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1H@GwQ|<=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =?57*=]0M  
|J`YFv  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 awXL}m[_!  
xGqe )M>8?  
扩展阅读 3u7E?*{sH  
?}B9=R$Pi  
扩展阅读 A"C%.InZ  
 开始视频 "31GC7  
-     光路图介绍 -^;G^Uq6=  
 该应用示例相关文件： W?'!}g(~  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 gzP(LfI5  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [/*854  
slHlfWHq  
Eln"RKCt}9  
QQ：2987619807 bsPwTp^