[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) N)03{$WM  
应用示例简述 f3]Z22Yq  
1. 系统细节 gh|TlvnA  
 光源 VlXUrJ9&  
— 高斯激光束 DZ |0CB~  
 组件 K 38e,O  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 r'#5ncB  
— 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 YN#i^(  
 探测器 >uN{cohs  
— 视觉感知的仿真 >fJY
 
— 高帽，转换效率，信噪比 |TatRB3>  
 建模/设计 !jGe_xB}~  
— 场追迹： x}$SB%9/  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ) RS*MEgA  
Cb5;l~}L  
2. 系统说明 fgK1+sW  
t23uQR#>b_  
4!64S5(7t  
\wEHYz  
3. 建模&设计结果 Z1 %"w*U  
oOlqlv  
不同真实傅里叶透镜的结果： ov*?[Y7|~  
V6P2W0m  
mN?y\GB  
vg[A/$gLM  
4. 总结 FD:3;nUY7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <fg~+{PA&  
$5N%!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !_C*2+f  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;c p*]  
gb+iy$o-  
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。 !Hq$7j_  
g<pr(7jO  
应用示例详细内容 f?vbIc`  
/9T.]H~  
系统参数 ,Ta k',  
-5vg"|ia,  
1. 该应用实例的内容 n-zAkKM  
Od_xH
 
q@k/"ee*?  
}huj%Pnk)  
)` ~"o*M  
2. 仿真任务 czNi)4x  
 ac  
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。 >NLG"[\  
3v\69s  
3. 参数：准直输入光源 Qw>~]d,Z  
O0^m_  
FQY{[QvF~  
>7g #e,d  
4. 参数：SLM透射函数 e}lF#$  
FZL"[3  
sgYPR  
5. 由理想系统到实际系统 u}I-#j)wap  
tofX.oi+C$  
|wbX
u:  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 xqm-m  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 0O>T{<
 
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 "&Q sv-9t  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 hTfq>jIB_  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 r2ZSkP.  
5&)T[Q X`  
pLYLHS`*  
e={ ?d6  
^^ >j2=  
应用示例详细内容 1t+uMhy*y  
/{6&99SJcc  
仿真&结果 jk(tw-B  
3+[;  
1. VirtualLab中SLM的仿真 /(oxK>*F  
%f)%FN.S  
 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)。 GJs{t1 E  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 wjtFZGx&  
 为优化计算加入一个旋转平面 Jb/VITqN4  
Z
.}Z2K  
u.yYE,9  
w{8O$4 w  
2. 参数：双凸球面透镜 m@Hg:DY  
gQQve{'
 
`.i #3P  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 J]W? Vvv  
 由于对称形状，前后焦距一致。 o[I s$j  
 参数是对应波长532nm。 5J-slNNCQ  
 透镜材料N-BK7。 v[~~q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 E]w2 {%  
M{z&h>  
s4uZ>  
4 :phq  
:(Ak:  
xWK0p'E0  
3. 结果：双凸球面透镜 Y sDai<  
Z-j?N{3&  
-e\OF3Td  
 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。 B
/Js>R  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ke<l@wO  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 t/lQSUip  
V=gu'~  
$~e55X'!+  
63`5A3rii  
TO&^%d  
4. 参数：优化球面透镜 U(+%iD60i  
Xv+!)j<  
Qo/pz2N
 
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 HCKocL/]h  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 _RNP_$a  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 XL/V>`E@  
 透镜材料同样为N-BK7。 ,\-4
X  
'/s/o]'sUd  
C>Q|"Vf2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6W<Ig;  
rR4?*90vjj  
c!kzwc(  
w7E#mdW  
5. 结果：优化的球面透镜 T|&u?  
Cp?6vu|RA  
(zPsA  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ov5g`uud  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 '%&-`/x  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 = Rn  
UGxF}Q  
Sim$:5
P  
_1jbNQa  
6. 参数：非球面透镜 y1h3Ch>Y  
} rX)A\ g6  
0h kZ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 l\"
CHwN?Y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 A4*D3\>%u  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Qe0?n  
a$EudD#+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 eNK6=D|  
E9w"?_A)  
tb>Q#QB&u  
b\^1P;!'W  
8lyNg w1  
7. 结果：非球面透镜 ^?: Az  
.]0:`Y,;  
-UWyBM3c@  
 生成期望的高帽光束形状。 cJ>^@pd{  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 sY[!=`@  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 tI  
 T4J WZ  
/eBcPu"[Vb  
5Z(q|nn7P  
-M+o;  
8. 总结 y#P_ }Kfo  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "AlR%:]24~  
[U$`nnp  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 F ~e}=Nb  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 p
f#R]  
f*EDSJu\  
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。 H? %I((+  
+jN)$Y3Ya  
扩展阅读 5! ]T%.rM  
uG/bCb+V  
扩展阅读 DG=_E\"#  
 开始视频 ti<;>P[4  
-     光路图介绍 ]E*xn  
 该应用示例相关文件： 3W[Ps?G  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 A&d_!u>  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 k#2b3}(,  
Wt=%.Y(x  
<^+&A7Q-_  
QQ：2987619807 FC4hvO(/m