[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) -'g>i  
应用示例简述 uUg;v/:  
1. 系统细节 t*9 g
usmG  
 光源 9:4S[mz/hD  
— 高斯激光束 !Pw*p*z  
 组件 CyR`&u  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 :-}K:ucaj  
— 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 5PO_qr=Hx  
 探测器 =4MTb_  
— 视觉感知的仿真 )`rD]0ua;  
— 高帽，转换效率，信噪比 F|eWHw?t  
 建模/设计 TL2E|@k1]  
— 场追迹： 9tJ0O5  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 !nSa4U,$w<  
>9!J?HA  
2. 系统说明 r@3-vLI!u  
9 Gd6/2  
##6\~!P  
3~T ~Bs  
3. 建模&设计结果 m;~}}~&vQ  
>^~^
#MT  
不同真实傅里叶透镜的结果： ?4%H(k5A  
WVRIq'  
kScZP8yw  
c'i5,\#X  
4. 总结 g %mCgP  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |-x-CSN  
i8V\x>9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 a2B71RT~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 E%bhd4$G  
ksC_F8Q+  
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。 DLrV{8%W  
~D9Cu>d9  
应用示例详细内容 20V~?xs~  
2{&A)Z!I  
系统参数 :awkhx  
t`z"=S  
1. 该应用实例的内容 Mpojabsh  
/eQAGFG  
!^%3  
d <}'eBT'  
@}Hu)HO  
2. 仿真任务 #gQn3.PX+y  
+a!3*G@N+  
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。 Bib<ySCre  
H7X-\K 1w  
3. 参数：准直输入光源 }_'5Vb_  
f\hMTebma$  
3:x(2 A  
Z6zV 9hn  
4. 参数：SLM透射函数 &YXJ{<s  
Q]K` p(  
O6hzOyNX@  
5. 由理想系统到实际系统 L(TM& ps\-  
i\6CE|  
9~Dg<wQ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 tVRN3fJH  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ELCNf  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 .nD#:86M  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 45c?0tj  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 a&_h(  
/A7( `l;6  
5!F;|*vC8  
I_<VGUk  
4f\NtQ)  
应用示例详细内容 Xfc$M(a K{  
wmr?ANk  
仿真&结果 _= v4Iz0  
h-P|O6@Ki  
1. VirtualLab中SLM的仿真 j?2~6W/[  
Wi&v?nm  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 uxf,95<g)  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 E@SFK=`  
 为优化计算加入一个旋转平面 l53i {o  
dQj/Sr  
W"Ip]LJ  
@)U.Dbm  
2. 参数：双凸球面透镜 #3rS{4[  
StI N+S@Z  
MLWHO$C~T  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 dVb6u  
 由于对称形状，前后焦距一致。 }93kHO{  
 参数是对应波长532nm。 *9j'@2!M  
 透镜材料N-BK7。 )s $]+HQs  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 (TT=i  
x0<;Rm [u=  
1b9S";ct0  
!vwio!  
'3>;8(sl  
;@ePu  
3. 结果：双凸球面透镜 [{7#IZL  
y*iZ;Bv j  
nONuw;K  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 arL>{mj  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 =?OU^u`C  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 8Rj5~+5  
z&%i
"IY  
T)mQ+&|  
xWG@<}H  
P~\rP6 ;  
4. 参数：优化球面透镜 ZexC3LD"  
ZE=sw}=  
*O_fw 0jV  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 z0}j7n
s]  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ='m$O  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 SxRJ{m~  
 透镜材料同样为N-BK7。 V+`kB3GV  
x4q}xwH  
P =X]'m_B  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 tRoSq;VrS  
d {!P c<  
O=o}uB-*6  
W>pe-  
5. 结果：优化的球面透镜 J>_mDcPo  
pQa51nc  
F1yn@a "=J  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Dd?G4xUG  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 oXG_6E!^  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {>ba7-Cy+y  
~wa4kS<>  
.\XRkr'-  
SP%X@~d  
6. 参数：非球面透镜 }3*<sxw7<  
IO\1nB$0nb  
&hWELZe0vv  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 *u$aItx  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,l>w9?0Z  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ]KFh1  
CF;Gy L1M  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 x@  =p  
v<1@"9EH  
Z[@ i/. I  
5=TgOS]R  
!4p{b f  
7. 结果：非球面透镜 ;?Pz0,{h  
9 /H~hEVK  
l+Wux$6U  
 生成期望的高帽光束形状。 [E9iuym  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 fJLl-H  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 \Tz|COG5h\  
='"Yj  
c^W;p2^  
]t0o%w  
u#ya 8  
8. 总结 8-G )lyfj  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =zn'0g,J4  
gN/!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。 Y][12{I{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =i)%AnZ^9  
^(;x-d3  
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。 $oW=N   
/gu VA  
扩展阅读 UuIjtqW  
#4AU&UM+i  
扩展阅读 6/;YS[jX  
 开始视频 6[t<g=  
-     光路图介绍 5RLO}Vn]  
 该应用示例相关文件： 7@{%S~TN  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 v6)QLp
 
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Pim  
dC6>&@ VX  
g=td*S  
QQ：2987619807 :3M,]W]