[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) !={Z]J  
应用示例简述 6>ZUx}vYj  
1. 系统细节
dxbP'2~  
 光源 kD:O$8[J8  
— 高斯激光束 `2\vDy1,j  
 组件 ;:Q 5?zM  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 zRPXmu{t  
— 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 qy=4zOOD#  
 探测器 i8pM,Ppi~  
— 视觉感知的仿真 Tct8NG  
— 高帽，转换效率，信噪比 ~Emeo&X  
 建模/设计 Reca5r1O  
— 场追迹： ,<*n>W4|  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 preKg$U  
S(Md  
2. 系统说明 Ub=g<MYHV  
b[,J-/;JNL  
:RR<-N5+  
mw)KyU#l,:  
3. 建模&设计结果 e`ti*1]q  
r=6-kC!T9  
不同真实傅里叶透镜的结果： s 7re  
-o*IJQ_  
o %s
BU  
/,dcr*  
4. 总结 [mphiH/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6KPM4#61o  
nPh5(&E  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7?<.L  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^T`)ltI]V  
s7=CH  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 L A-H  
vc
s=!Ace  
应用示例详细内容 DJ;il)^  
@~%R%Vu  
系统参数 ogQY"c8  
]TQ2PVN2  
1. 该应用实例的内容 Br.$:g#  
-L@4da[]i  
s^+h>  
/tI8JXcUK  
qeLfO  
2. 仿真任务 x? 3U3\W  
lPyGL-Q  
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。 c}GmS@  
||3%REliC  
3. 参数：准直输入光源 )8]O|Z-CU  
\U $'3M  
;Z|X` <6g  
s<VNW  
4. 参数：SLM透射函数 Qa@b-v'by  
>+y[HTf-  
8A/"ia  
5. 由理想系统到实际系统 }&A!h  
9}^nozR,I  
Rd~-.&
 
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 |PR8P!'  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 .lnyn|MVb  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 u;p.:{'  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 pEgQ) 9\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 21'I-j  
L+,p#w  
BM5+;h !  
|O3wAxc3W  
I3`WY-uv  
应用示例详细内容 As0E'n85  
>d-By  
仿真&结果 wSoIU,I  
 h>\T1PM  
1. VirtualLab中SLM的仿真 6'CZfs\  
jMv qKJ(<  
 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)。 C(-wA  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 y%%D="  
 为优化计算加入一个旋转平面 0Oy.&C T  
KZoIjK]  
o %GVg  
Er/h:=  
2. 参数：双凸球面透镜 GaV6h|6_  
ZlQ@k{Es~  
~ 8L]!OQ9=  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {Q9?Q?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ZL/iX~}a'  
 参数是对应波长532nm。 D5lzrpg_e  
 透镜材料N-BK7。 -P
XRd)~  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "Bl]_YPv  
n;&08M5an}  
.*\TG/x  
!p$HS0c  
N{oi }i6  
32h}+fd  
3. 结果：双凸球面透镜 *IBT!@*Q&  
2I'gT$h  
*_feD+rq  
 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。 eS(hLXE!7  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 WUOoK$I~K  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 S,Zl
S<Z#  
4lrF{S8  
NGQBOV  
qe. Qjq  
^h wF=  
4. 参数：优化球面透镜 sBUK v(U)  
fny|^F]w  
Y9V%eFY5E  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 K"Vo'9R[_  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 G<1)NT\u  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ',Y`XP"Q  
 透镜材料同样为N-BK7。 ^a+W!  
9$ GAs  
|,YyuCQcL[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 C8ss6+k&  
r 0mA  
%[3?vX  
/G[2   
5. 结果：优化的球面透镜 N RB>X  
E2.@zY|:  
GSlvT:k  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 dKk\"6 o  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ~|y$^qy?U  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 _#f+@)vR  
?a)X)#lQ  
kdmmfw  
{B;<R1  
6. 参数：非球面透镜 5&Y%N(  
h>0R!Rl8  
qH1k  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Evjvaa^  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 k&JB,d-mJ%  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Z"ce1cB  
}G{'Rb  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <V`1?9c7D1  
7E0L-E=.  
%P3|#0yg0  
UQX.  
FJI%+$]  
7. 结果：非球面透镜 "6^~-`O  
Z
~X\Z.  
/Kw}R5l  
 生成期望的高帽光束形状。 B7'rbc'  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 p?@R0]  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 x6n
(BMr  
!UzMuGj  
QaVxP1V#U  
kdq<)>"  
v d{`*|x  
8. 总结  AqqD!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @%FLT6MY  
,Wbr; zb  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 NE~R&ym9  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^<$$h  
Y5dt/8Jo  
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。 X=1Po|  
{zckY  
扩展阅读 OuZPgN  
S]"U(JmW\  
扩展阅读 {4C/ZA{|l  
 开始视频 d:<</ah  
-     光路图介绍 *A^`[_y  
 该应用示例相关文件： a+-X\qN  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 R>C^duos.  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 jV|j]m&t  
y^u9Ttf{  
*UerLpf  
QQ：2987619807 _N @h