[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.91v4J  
应用示例简述 JmnBq<&,0  
1. 系统细节 
i<B:  
 光源 V"w`!  
— 高斯激光束 Uc_'3|
e  
 组件 \Oi5=,  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 XRClBTKF  
— 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 c-[Q,c  
 探测器 JRHf.?  
— 视觉感知的仿真 D?iy.Dg  
— 高帽，转换效率，信噪比 [?Mc4uT{  
 建模/设计 PN1(j|  
— 场追迹： NvQY7C  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ,k4z;  
)?!vJb"  
2. 系统说明 #]5&mKi  
04I6-}6  
1zh$IYrd  
[ c ~LY4:  
3. 建模&设计结果 } l:mN  
kHt!S9r  
不同真实傅里叶透镜的结果： f?/|;Zo4  
2neF<H?^o  
*,O :>Z5I  
Rel(bA-[N  
4. 总结 I>A^5nk  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 a)I=U[  
WE+sFaKq-  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Qh)|FQ[s$r  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )![f\!'PI  
;J,,f1Vw  
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。 O!#L#u53  
dAu^{1+2  
应用示例详细内容 30sC4}   
I><99cwFI  
系统参数 ]%NO"HzF~  
Gk{ "O%AE  
1. 该应用实例的内容 #Pb7EL#c  
M!xm1-,[  
xHM&csL  
4f@havFIJ  
C5
:dO\?O  
2. 仿真任务 O4 +SD  
gt2>nTJz.Z  
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。 'DL;c@}37  
'<RB  
3. 参数：准直输入光源 ~ERRp3Ee?  
?:#>^eWYe7  
]>VJ--fH  
*@-q@5r}
!  
4. 参数：SLM透射函数 TS\A`{^T  
EWuiaw.  
,wry u|7"$  
5. 由理想系统到实际系统 o*O"\/pmF  
?L<UOv7;t  
H3p4,Y}'#  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 N=O+X~  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 H#1*'e>  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ?1-n\ka  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 f{+LCMbC6  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 3/A[LL|  
\,@Yl.,+  
9a"Y,1  
;y?D1o^r8W  
C$AIP\j- )  
应用示例详细内容 a0V8L+v(  
ijZydn  
仿真&结果 Ab^>z  
s60:0>  
1. VirtualLab中SLM的仿真 6]@|7|N>X  
*oX  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 i#M a-0#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 :o.x=c B  
 为优化计算加入一个旋转平面 8ACYuN\  
S,wj[;cv4  
aowPji$H  
9d,]_l.sB  
2. 参数：双凸球面透镜 T;4gcJPn"M  
JEm?26n X  
lH,]ZA./  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 FkJ>]k  
 由于对称形状，前后焦距一致。 e~>p.l  
 参数是对应波长532nm。 V~]'+A q>  
 透镜材料N-BK7。 )L(d$N=Bd  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 }(g+:]p-  
9GtVI^]  
(8@hF#N1  
{g!exbVf  
! 6p)t[s  
:~0^ib<v;  
3. 结果：双凸球面透镜 >F\rBc&  
mP5d!+[8  
|4p<T!T  
 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。 oQ-|\?{;A  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 #8Id:56  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 o7@4=m}  
3"^)bG
e  
q~g&hR}K  
ik1L  
Gwrx)Mq  
4. 参数：优化球面透镜 x3I%)@-Z  
?{.b9`  
Wf`OyeRz  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 $5Y^fwIK  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ,# jOf{L*  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 xV n]m9i  
 透镜材料同样为N-BK7。 D $CY:@  
.2{C29g  
Y9H *S*n  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 GdfKxSO  
YnO1Lf@  
Pdo5sve  
9a~BAH,j  
5. 结果：优化的球面透镜 /m{?o  
&h4Z|h[01  
$Op/5j  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 /4-eoTxy  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Vg [5bJ5  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 LnRi+n[@7  
W-]yKSob  
H'= i  
.J6j"  
6. 参数：非球面透镜 48&KdbGX  
p3A-WK|NX  
Y
I),q.3X~  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 1:{O RX[;  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 /=Uv  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 #;*ai\6>vD  
nxh/&%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 73sAZa|  
=<FZ
{4  
A$"$`)P!  
LWb}) #E  
Dgq[g_+l  
7. 结果：非球面透镜 ubCJZ"!  
TaHi+  
Y'a(J7
  
 生成期望的高帽光束形状。 qf&a<[p~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 _8b>r1$  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 %{VI-CQ  
k2tX$\E  
CL}I:/zRB  
qP^0($  
g-V\s&}  
8. 总结 R?9Plzt5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 K?OX  
j&G~;(DY  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^nm!NL{z^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Z%n.:I<%ZV  
J%[N-  
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!'M#'m  
$XU$?_O  
扩展阅读 c%3 @J+z  
&lfF!   
扩展阅读 6exlb:  
 开始视频 a
5~C:EU0  
-     光路图介绍 rnBeL _8C  
 该应用示例相关文件： !/(}meZj  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2Ku#j ('  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 N
8(x),  
NizJq*V>  
2u;fT{(  
QQ：2987619807 Vq7 kA "