[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)  )o`|t  
应用示例简述 vR.=o*!%  
1. 系统细节 W=|sy-N{2  
 光源 {u{n b3/jl  
— 高斯激光束 bX6eNk-L  
 组件 $bIVD  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 L9M0vkgri  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 yDg`9q.ckm  
 探测器 w6zB uW  
— 视觉感知的仿真 @;_xFL;{g  
— 高帽，转换效率，信噪比 5MfbO3  
 建模/设计 qPDe;$J)  
— 场追迹： 9_)*b  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 cK%Sty'8+  
)D\!
#<#h  
2. 系统说明 J,Du:|3o  
M>nplHq   
rJH u~/_Dq  
Jz(wXp  
3. 建模&设计结果 BF{v0Z0/}k  
HR]*75}e  
不同真实傅里叶透镜的结果： ~,3+]ts='\  
|re)]%A?Fu  
T}d%XMXq  
R8O;8c?D  
4. 总结 @xIKYJyU  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 L9ECF;)  
}c|)i,bL  
 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|5i^i9{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 J:Lw
O  
g
\^7
Q  
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|u<tuUW  
~iI4v#0  
应用示例详细内容 = i9|lU"Va  
 -i*{8t  
系统参数 cc`+rD5I-  
bwN>E+  
1. 该应用实例的内容 7vO3+lT/Y;  
9>?3FMKdY  
]yI~S(  
!o+[L  
x.W93e[]H  
2. 仿真任务
_=l8e-6r  
fGGGz$;N  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 s\&qvL1D  
C]H'z  
3. 参数：准直输入光源 1?+%*uoPX  
is`O,Met  
P5,X,-eG  
vt8z=O  
4. 参数：SLM透射函数 T7+_/ Qh  
bDK%vx!_  
/WqiGkHV*  
5. 由理想系统到实际系统 qcpAjjK  
Y6<"_  
))Q3;mI"  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 3>O=d>  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 .$&_fUY  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 a(cZ]`s]*  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 !| ObNS  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 -hv<8bC~4  
Ew
.a*[W''  
(.D|%P  
RC{|:@]8  
{jVEstP  
应用示例详细内容 ?mM6[\DFoT  
 3"B$M  
仿真&结果 XQW9/AzNf  
xi3  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Iq/V[v  
lxSCN6  
 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)。 )GgO=J:o  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 bSbUf%LKt  
 为优化计算加入一个旋转平面 WBOe
bv  
)o51QgPy  
&v}c3wL]  
[*i6?5}-  
2. 参数：双凸球面透镜 'UW]~  
y*6-
?@  
b Ag>;e(  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 dJ/(u&N  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (}^Qo^Vr  
 参数是对应波长532nm。 Gh.@l\|tf  
 透镜材料N-BK7。 h 7x_VO  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 O\;R (  
:Ca]
/]]  
>S]_{pb  
b!do7%]i  
Wa{()Cz  
sD_"  
3. 结果：双凸球面透镜 aNcuT,=(?8  
;`p!/9il  
335\0~;3  
 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。 Xj;\ROBH-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0/Q"~H?%  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
wfE%` 1  
cbHb!Lbg  
$d[ -feU  
=5zx]N1r  
(txr%Z0E  
4. 参数：优化球面透镜 ,?zIt6Z  
OvFWX%uY  
3J{hG(5  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 VlLc[eVV  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 pt
cG:  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 F|ib=_)3  
 透镜材料同样为N-BK7。 ]t'bd<O  
1Vden.H*CI  
>WKlR` J%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _jhdqON6E  
#!h +K"wX  
.*0`}H+_  
$AI0&#NM  
5. 结果：优化的球面透镜 *,Mg  
^KK9T5H  
[u=DAk?8  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 eqFOPK5q  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ^Z9v_qB  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 K% Gbl#  
C6"bGA  
1V@\L|Y  
fK$N|r  
6. 参数：非球面透镜 wG&
+*,}  
/G>reG,G  
,;_D~7L  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 _z3Hl?qk=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 kOe~0xoT@u  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,Cj8{s&;
 
{]a
6o[}u  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 e$wbYByW  
!`VO#_TJ  
M~G1Z
B  
jgr2qSUC  
E9Q?@'h  
7. 结果：非球面透镜 ? }k~>. \  
M?UlC   
]/d4o  
 生成期望的高帽光束形状。 $LPu_FJ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 E"[^^<I  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 3x9O(;k  
zn |=Q$81  
wFW2m  
n.m6n*sf7  
OGy/8B2c  
8. 总结 y %k`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 oadlyqlw#  
S*H :/Ip  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 d E@R7yU@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 q5$z:'zE  
u&=SZX&G k  
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。 6]|NB&  
==psPyLF@  
扩展阅读 ZOFBT(oV  
oE&Zf/  
扩展阅读 %qzpt{'?<  
 开始视频 _+,2b:D:  
-     光路图介绍 ifu"e_^  
 该应用示例相关文件： F:/R'0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 g~L1e5C]z  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ksxacRA7\  

Sa&~\!0t  
B[ f{Ys  
QQ：2987619807 c;w~-7Q*|