[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) eS+g|$c
W  
应用示例简述 :s={[KBP  
1. 系统细节
aAE>)#f(  
 光源 gU&%J4O  
— 高斯激光束 j}1zdA  
 组件 D&G"BZx|  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7ZxaPkIu&%  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 NTo!'p:s  
 探测器 tZyo`[
La  
— 视觉感知的仿真 &;i "P  
— 高帽，转换效率，信噪比 Jzkq)]M  
 建模/设计 S4UM|`  
— 场追迹： q:\g^_!OGA  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 dS2
G}L^L  
#KxbM-1=  
2. 系统说明 d}'U?6ob  
N_eX/ux  
Fd]\txOXj  
Z@a9mFI?  
3. 建模&设计结果 VhL{'w7f  
NLS"eDm  
不同真实傅里叶透镜的结果： <BFQ:  
?BA]7M(,4  
b[9&l|y^  
mw$r$C
{  
4. 总结 K6/@]y%Wr  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Zxr!:t7  
Vd^g9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 uvDzKMw~R  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {S/yL[S.  
YHNR3  
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。 $rIoHxh. y  
[.se|]t7X  
应用示例详细内容 X cr  =  
,.iRnR  
系统参数 -fhN"B)  
\B F*m"lz  
1. 该应用实例的内容 >~%e$a7}+  
x:-.+C%  
XU!2YO)t;!  
n0Y+b[+wj  
=_$Qtq+h  
2. 仿真任务 j',W 64  
1b=lpw1}  
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。 W} WI; cI  
{3;AwhN0H  
3. 参数：准直输入光源 `&\Q +W  
T134ZXqqz  
8fA_p}wp  
Z^ }mp@j>  
4. 参数：SLM透射函数 f}g\D#`]/  
+uay(3m((  
7Q\|=$2  
5. 由理想系统到实际系统 db'/`JeK b  
f#+el y  
EY*(Bw  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 *6HTV0jv  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 coYij  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 " \I4u{zC  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 K
iGp[eb  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ;^t{Il'j  
zJe#m|Z  
r0p w_j  
d%l{V6  
%%(R@kh9  
应用示例详细内容 wFG3KzEq ~  
U(~+o  
仿真&结果 ~y=T5wt  
$w"$r$K9K  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Ol4+_n8xj  
G)?9.t_Lj-  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 *#TUGfwy  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~?B;!Csk  
 为优化计算加入一个旋转平面 ge]STSM0n7  
EC
v)v  
f~}H  
ySI~{YVM  
2. 参数：双凸球面透镜 pp9Zb.D\  
N0#JOu}~  
%Uz(Vd
#K  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 d)~Fmi;  
 由于对称形状，前后焦距一致。 C8F7bG8c  
 参数是对应波长532nm。
kdGT{2u  
 透镜材料N-BK7。 s-dLZ.9F  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ^>"z@$|\:  
<&)v~-&O  
&89oO@5  
1S@vGq}  
{Zp\^/  
)BRKZQN  
3. 结果：双凸球面透镜 \QmCeB  
42]pYm(jk3  
DY[$"8Kxcp  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 qCv20#!"|  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 RT%pDym\  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 'M3">$N  
ZE%
YXG  
Y!;|ld  
z({hiVs  
.^b;osAU  
4. 参数：优化球面透镜 ^e+
a  
? w^-  
D%JlbH8  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 G7D2{J{1  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 4 B*0M  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 41fJ%f` G  
 透镜材料同样为N-BK7。 86z]<
p (  
p ;|jI1  
k__$Q9qj(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 F{ELSKcp.  
vVL@K,q  
gzeQ|m2]  
_V\Bp=9W  
5. 结果：优化的球面透镜 LdB($4,  
`U2DkY&n  
)#LpCM,a  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 |{,KRO0P  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 T~b>B`_  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 _v* nlc  
;[a|9T
PR  
,K^4fL$C;3  
Q:$Zy  
6. 参数：非球面透镜 ] Eh}L  
F4e:ZExJ  
>CkjUZu]&  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @u1zB:  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 R6=$u{D  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 }W ^: cp  
Wq^qpN)5Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 pC_O:f>vJ  
'TAUE{{  
?-Vjha@BO  
"]-Xmdk09  
~@kU3ZGJZ  
7. 结果：非球面透镜 gkHNRAL  
\cCV6A[  
G}9=)  
 生成期望的高帽光束形状。 D$JHs4  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ZNx$r]4nF  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ]~\sA
  
57 #6yXQ  
F-*2LMe  
JCW\ *R  
|`jjHuQ;  
8. 总结 2./3 \n2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pa{re,O"e  
;}'D16`j  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 t3+Py7qv  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Ve 4u+0  
a/< Csad  
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。 |c`w'W?C6  
mJM_2Ab  
扩展阅读 @'=Uq  
CSCN['x  
扩展阅读 r0m*5rd1  
 开始视频 z'`y,8Y1l  
-     光路图介绍 X_v[MW  
 该应用示例相关文件： [g2;N,V#  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ,<2DLp%%D  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Zo{$  
KOwOIDt  
V"!G2&  
QQ：2987619807 <`0h|m'U