[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) (CgvI*O  
应用示例简述 Y/"t!   
1. 系统细节 I8`$a  
 光源 "^!y>]j#A  
— 高斯激光束 pT3icy!A=  
 组件 1r_V$o$  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 &xhwOgI#,  
— 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 eG8l^[  
 探测器 $IjI{%  
— 视觉感知的仿真 ^Il*`&+?P  
— 高帽，转换效率，信噪比 SD{)Sq  
 建模/设计 $COjC!M  
— 场追迹： PB7-`uz  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 3-,W? "aC  
2%6 >)|  
2. 系统说明 gzqp=I[%  
y Vm>Pj6  
iU37LODa2T  
XPD1HN!,LT  
3. 建模&设计结果 EApbaS}Up  
@SpP"/)JY  
不同真实傅里叶透镜的结果： K
1BBCe  
5%e+@X;j  
4OQ,|Wm4G  
T_=WX_h $  
4. 总结 k.K#i /t  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 l"1D'Hk  
CswKT9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .-/IV^lGv  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :$,MAQ'9  
{>9ED.t  
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。 FKz5,PeL  
rQ_@q_B.  
应用示例详细内容 kltW  
7pciB}$2
 
系统参数 3X11Gl  
g#^MO]pY  
1. 该应用实例的内容 Bf;_~1+vLG  
&KAe+~aPm  
qy)~
OBY  
S#v
3%)R  
_p+E(i 9  
2. 仿真任务 7>BfHb  
%K-8DL8|(  
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。 h_S>
Q  
D\9-/p  
3. 参数：准直输入光源 {&mHfN  
K)~aH  
fz:(mZ%  
matna  
4. 参数：SLM透射函数 Z%:>nDZV  
QAp]cE1ew  
RK &>!^  
5. 由理想系统到实际系统 /*,_\ ;  
.6a
zUD4  
rf:H$\yw  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 B5|\<CF  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Cp"7
R&s  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 LlO8]b!P-^  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。  PC<_1!M]  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 nWY^?e'S  
BR@m*JGajz  
/B~[,ES@1  
-[ gT}{k!  
=(D"(OsQ/  
应用示例详细内容 XDPgl=~  
QO(F%&v++  
仿真&结果 A8*zB=C  
&4S2fWx  
1. VirtualLab中SLM的仿真 v#/Gxk9eX  
62qjU<Z
 
 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)。 o!":mJy  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 pF8 #H~  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~
~h#2SX  
3S7"P$q  
>a<1J(c  
>VkBQM-%  
2. 参数：双凸球面透镜 Dz6xx?  
/0XMQy  
pLtw|S'4  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Rt+-ud{O  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ji1vLu4|t  
 参数是对应波长532nm。 /z*Z+OT2  
 透镜材料N-BK7。 4F6aPo2  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 >- \bLr  
4A!]kj5T  
Nb`qM]&  
Bso#+v5  
lnyf
Aq}w  
F9u?+y-xb  
3. 结果：双凸球面透镜 Fds 11 /c7  
6~x'~T  
%ERcFI]G  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 +wmG5!%$|  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~E7IU<B  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 *b. >  
^0OP&s;"  
?Z7QD8N  
7*{f*({  
\MOwp@|y  
4. 参数：优化球面透镜 :]@c%~~!&  
| :-i[G?n  
$}gMJG  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 aIV / c  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 #;j:;LRU  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。  Qw}1q!89  
 透镜材料同样为N-BK7。 E>|X'I?r^  
P.,U>m  
yQD>7%x  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ic0Y  
0<-E)\:[g  
6(f'P_*  
^!&6=rb  
5. 结果：优化的球面透镜 E=p+z"Ui  
\:WWrY8&  
a4__1N^Qj  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 PC#^L$cg}  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 T`ibulp  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ,|({[9jA  
64zOEjra  
-Lh7!d  
4VwF\  
6. 参数：非球面透镜 g4[VgmhJ  
ukW&\  
#hZ$;1.  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 _{Kmj,q  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 E+]9!fDy<  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 /uwi$~Ed  
0Ds3wNz  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ) CP  
Rqh5FzB>  
KhHFJo[8sf  
"La;$7ds  
aix
X/se  
7. 结果：非球面透镜 Xo34~V@(  
*j%x  
>X*tMhcb  
 生成期望的高帽光束形状。 >.iF,[.[F<  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 6Yj{% G  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 mLX/xM/T?/  
!*N9PUM  
#X}HF$t{=  
t~) P1Lof\  
BNu >/zGpB  
8. 总结 hH8&g%{2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7>JTQ CJ  
ky2 bj}"p9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +xFn~b/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .,bpFcQ  
_QPqF{iI  
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。 g'(bk@<BP  
;o_F<68QP  
扩展阅读 )/T[Cnx.Nc  
ZEP?~zV\A  
扩展阅读 m9 h '!X<  
 开始视频 UlYFloZ  
-     光路图介绍 $Habhw  
 该应用示例相关文件： h.jJAVPi  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 I\~[GsDY  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 y6XOq>  
R6+)&:Ab{R  
#S}orWj  
QQ：2987619807 j/O~8o&