[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) E2w-b^,5  
应用示例简述 E.NfVeq  
1. 系统细节 !9$}1_,is  
 光源 YQd($  
— 高斯激光束 yy8BkG(  
 组件 exiu;\+j  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 
FO^6c  
— 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 y< dBF[  
 探测器 l6w\E=K  
— 视觉感知的仿真 zzI,iEG  
— 高帽，转换效率，信噪比 YQ?hAAJ  
 建模/设计 Ji!i}UjD7!  
— 场追迹： ,z#D[5
  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 E`^D9:3:)  
gTTKjlI[  
2. 系统说明 NwYQ6VEA  
oz{X"jfu  
W[)HFh(#  
]3*w3Y!XK  
3. 建模&设计结果 ?87\_wL/j  
$+44US  
不同真实傅里叶透镜的结果： t6KKfb  
(9aOET>GG  
i{$P.i/&  
JC~sz^>p\  
4. 总结 '\8YH+%It  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 w)vpo/?  
z-We>KX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 DU"Gz!X]Jd  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HiK+}?I  
CT|0KB&  
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。 5TuwXz1v  
MYara;k  
应用示例详细内容 uQ[,^Ee&/  
lc5(^~  
系统参数 {4vWSb  
fI0"#iv}  
1. 该应用实例的内容 C7m/<  
<eSg%6z  
%4x0^<k~  
GR*sk#{  
g]z k`R5  
2. 仿真任务 oupWzjo  
cOpe6H6,bz  
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。 1:T"jsWw  
!fAvxR  
3. 参数：准直输入光源 |-/@3gPO  
m2(}$z3e  
[W$Mn.5<s  
o ?05bv  
4. 参数：SLM透射函数 $0$sDN6)x  
5D7 L)>  
X}3?k<m  
5. 由理想系统到实际系统 Jg'#IM  
RZpjr !R  
Zi}h\R a  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 QwFA0  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 6j{ynt  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 h2mHbe43  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 /K!f3o+  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 R1Rk
00Ow:  
[N4N7yF  
v.:Q& ]  
0k\,z(e  
S\I+UeFkf  
应用示例详细内容 zpf<!x^  
FYC]^D  
仿真&结果 q*4@d)_&  
7vPGb:y  
1. VirtualLab中SLM的仿真 NF |[j=?  
ti1R6oSn  
 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)。 $;ny`^8  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 a $'U?%  
 为优化计算加入一个旋转平面 A9ld9R  
_hJ+8B^`  
N&k\X]U  
SufM~9Ll  
2. 参数：双凸球面透镜 #;8VBbc\^  
B!)9 >  
17l?li  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ESIJ QM-[+  
 由于对称形状，前后焦距一致。 qPDRB.K|}  
 参数是对应波长532nm。 @0H0!9'  
 透镜材料N-BK7。 sLTQm*jL  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 e9:pS WA-n  
/u]#dX5  
NhYUSk ~u  
L?8OWLjRy  
Fpn'0&~-fi  
n3U| d+  
3. 结果：双凸球面透镜 *&_A4)  
W!9
~bBF',  
d,meKQn  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 u0?TMy.%  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 y[cc<wm$  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 <]oPr1  
0?I  
d=vD Pf  
(A}c22qe  
~pI`_3  
4. 参数：优化球面透镜 K'"s9b8  
J- l[dC  
zC[LcC*+J  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 $j(4FyH\  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 fyx Q{J  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 rfgsas{F  
 透镜材料同样为N-BK7。 8"ZcKxDk  
Ut1s~b1  
e2nZwPH  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4RQ38%> >j  
%%wngiz\  
Q3t%JP>;g  
R[vX+d!7  
5. 结果：优化的球面透镜 RJT55Rv{  
l:#'i`;  
L5&,sJz  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 4 #lLC-k  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 JiA1yt  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 1T,Bd!g  
@JP6F[d  
>E,/|K*  
bgInIe
 
6. 参数：非球面透镜 > -
fXn  
"4*QA0As  
Xh~oDnP  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 F?y C=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 9(KffnE^  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 0r&FH$  
|NjyO>@Pa  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 lKRp9is
n^  
V*6
&GM&  
pFo,@
M  
h{)`W ]~  
e5ww~%,  
7. 结果：非球面透镜 "JYWsE  
p1z^i(  
]<fZW"W<q  
 生成期望的高帽光束形状。 pG/g  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 , d4i0;2}+  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ) I.uqG  
q| *nd!y'  
9<Th: t|w  
p1ER<_fp  
fX&g. fH  
8. 总结 M|$A)D1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <(~geN  
_9/Af1X  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 CTX%~1_`O  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]b^bc2:  
t{ridA}  
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。 vZSwX@0  
&v r0{]V^  
扩展阅读 @oMl^UYM=  
DsiyN:o'+  
扩展阅读 yv5c0G.D  
 开始视频 XToYtdt2  
-     光路图介绍 Fi+,omB&  
 该应用示例相关文件： YdAC<,e&A  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 &gvX<X4e  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 hN1{?PQ  
7q^a@5f BG  
.-p?skm=a  
QQ：2987619807 q +c~Bd