[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) "= 6_V?&w  
应用示例简述 K`iv c N"  
1. 系统细节 #E?(vA1  
 光源 =|M>
l  
— 高斯激光束 OMWbZ>jB  
 组件 P3cRl']  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 //T>G_1  
— 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 ?u/@PR\D  
 探测器 %\D)u8}  
— 视觉感知的仿真 _hRcc"MS`  
— 高帽，转换效率，信噪比 !/}O>v~o  
 建模/设计 r"``QmM  
— 场追迹： ,TXTS*V?  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 eqP&8^HP  
aGJC1x  
2. 系统说明 @ zs'Y8  
/2UH=Q!x4E  
OTGofd2zf  
DF1I[b=]  
3. 建模&设计结果 bSfpbo4(  
`tHvD=`m.  
不同真实傅里叶透镜的结果： _A+s)]}  
uJFdbBDSh  
%MrWeYd1  
OUeyklw  
4. 总结 MaRi+3F  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (eCJ;%%k  
/4a._@1h[y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ln?v j)j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @x"0_Qw  
=+U `-J}g  
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。 PJ]];MQ  
Qr^|:U!;[z  
应用示例详细内容  Fy`(BF\  
AG!w4Ky`  
系统参数 4US"hexE<  
e?7&M  
1. 该应用实例的内容 k 8UO9r[  
y.WEj?EL  
V n*  
MYla OT  
K[ (NTp$E  
2. 仿真任务 -j73Wz  
2] zq#6ix  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 9[G[$c  
{$R' WXVs  
3. 参数：准直输入光源 Qp/QaVQ+  
Z8rvWH9  
m=}B,']O  
``ou/Z  
4. 参数：SLM透射函数 ^r*r w=  
'yL%3h _@  
!P)O(i=  
5. 由理想系统到实际系统 UD8op]>L  
`&D|>tiz  
>sK!F$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 _(h&7P9  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 #a<Gxj  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 c2&q*]?l;  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 vU767/  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ,wIONDnLZ  
Pb?$t  
@^T1
XX  
$Hj.{;eC/k  
o| #Qu8Lk  
应用示例详细内容 OU8Lldt  
_>| =L W@7  
仿真&结果 dR"@`  
MhR:c7,  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Fxm$9(Y  
.ox8*OO<  
 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)。 *q()f\  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 cUA7#1\T=  
 为优化计算加入一个旋转平面 {buo^kgj`]  
hRs&t,{&  
kP-3"ACG  
8=gjY\Dp  
2. 参数：双凸球面透镜 K?BOvDW"`  
h&--,A >  
i70wrW#k  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 EL(nDv  
 由于对称形状，前后焦距一致。 1(|'W
yD  
 参数是对应波长532nm。 XDFx.)
t  
 透镜材料N-BK7。 3?1`D/  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 H[S%J3JI  
Y*H|?uNF
 
P;Ga4Q.  
#MRMNL@   
cNM3I,o7  
-(f)6a+H  
3. 结果：双凸球面透镜
m+lvl  
nv@8tdrc  
!*oi!ysU;O  
 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 +H3Bq  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 =y0C1LD+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ~v6OsH%vx  
i*#-I3  
|Z=^`J  
[%77bv85.G  
A^)?Wt%*  
4. 参数：优化球面透镜 a{ ?`t|  
e>(<eu~P  
Si6al78  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 1T-8K
 r  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 :'~Y  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ;#oie< Vit  
 透镜材料同样为N-BK7。 iZaI_\"__  
QlO0qbG[y  
}j*KcB_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f]JM /  
%l,,_:7{  
p;t
Vn{u  
CS==A57I  
5. 结果：优化的球面透镜 C4~;yhz  
}^/9G17  
n&-qaoNl  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 fO0XA"=  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /4` 0?/V  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 PDrZY.-
 
^OstR`U3  
;uwRyd  
L:1^Kxg  
6. 参数：非球面透镜 Y6Lf@}2(i  
XVvK2(  
RV5n,J  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 WXmn1^"kK}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 $+>M{fg?  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Gcig*5   
{a4z2"\A  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,0hA'cp  
0IfKJ*]M  
DRc)iE>@  
~Uxsn@nLr  
rfNm&!K  
7. 结果：非球面透镜 U`Wauv&  
^V#@QPK9  
/4vG3  
 生成期望的高帽光束形状。 TJ1+g \  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^sVX)%  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 _c,'>aH=  
o9F/y=.r=  
?ON-+u  
,=|ZB4HA  
-
eN\ !  
8. 总结 z&{5;A}Q@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 72oF,42y  
=9"W@n[>W  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \'CDRr"uw  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C\di7z:  
wAxrc+  
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。 aEWWFN  
hrhb!0  
扩展阅读 ^9ePfF)5  
&&VqD w  
扩展阅读 #_(jS+lP?k  
 开始视频 8`fjF/  
-     光路图介绍 Ygl%eP%Z  
 该应用示例相关文件： l?Fb ='#  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 1f8GW  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 QCX8IIHG  
j'BMAn ?  
iTV) NsC}  
QQ：2987619807 "sl1vzRN