[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) VM\R-[  
应用示例简述 B0Wf$ s^7t  
1. 系统细节 raPOF6-_rH  
 光源 vNs%e/~vj  
— 高斯激光束 _<.VP  
 组件 IXa~,a H71  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 xE<H@@w  
— 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 E! NtD).=S  
 探测器 o1(;"5MM  
— 视觉感知的仿真 VR>!Ch  
— 高帽，转换效率，信噪比 uKk#V6
t#  
 建模/设计 n~yKq"^  
— 场追迹： %(eQ1ir+  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :gwmk9LZ  
wCLniCt  
2. 系统说明 /OztkThx=  
-@w,tbc$  
?;W"=I*3  
F7JO/U^oU  
3. 建模&设计结果 ]o
uoRlb/  
}?Y -I> w  
不同真实傅里叶透镜的结果： c%doNY9Q  
xQvI$vP  
M,H8ZO:R  
UDi(7c0.  
4. 总结 9/0H,qZc  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 u?72]?SM  
nb/q!8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9abUh
3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 pE<a:2J  
L1RD`qXu.  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 |9S8sfw  
" C0dZ  
应用示例详细内容 fW2NYQP$:  
7Fo^:"  
系统参数 #h=V@Dh  
U!|)M  
1. 该应用实例的内容 uZn_*_J!  
@QmN= X5  
lF(v<drkB  
qA7,txQ:  
C%yH}T\s  
2. 仿真任务 TzaeE  
&qXobJRM  
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。 AJi+JO-  
?Sh]kJO  
3. 参数：准直输入光源 G>vK$W$f N  
6NV592  
5"nq h}5  
n^[a}DX0  
4. 参数：SLM透射函数 9]=J+ (M  
~>>_`;B  
%W D^0U|  
5. 由理想系统到实际系统 $5G(_   
3<XuJ1V&  
a+LK~mC*  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 O"~[njwkE  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 dM^EYW  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 yGtTD9j  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 72~L ?  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 [&99#7B  
j$Ndq(<tG  
Q9OCf"n$  
.S,E=  
u $-&Im<  
应用示例详细内容 Fya*[)HBo  
ZOPK  
仿真&结果 Ox J0."  
-b!Z(}JK  
1. VirtualLab中SLM的仿真
((]i}s0S  
3mU~G}ig  
 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)。 =A,B'n\R  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 M2c
Gr  
 为优化计算加入一个旋转平面 Nxt:U{`T'  
*D%w r'!>  
bEcN_7  
<MJU:m$3  
2. 参数：双凸球面透镜 !%65YTxY-  
'-A;B.GV%  
xDw~n(*  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 wyX3qH  
 由于对称形状，前后焦距一致。 JqO1 a?H  
 参数是对应波长532nm。
tm5{h{AM  
 透镜材料N-BK7。 )lLeL#]FLO  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 fmK~
?  
~-vCY  
>Du=(pB  
yH"i5L9
 
QSF0?Puf  
(]cL5o9  
3. 结果：双凸球面透镜 Z#@  

U:8]G  
G8vDy1`q6  
 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。 sDNWB_~  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $i+@vbU6  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 j|pTbOgk%  
Qqg.z-G%.  
~.3v\Q  
j=T8b  
>z%YKdq  
4. 参数：优化球面透镜 9NwUXh(:(  
]:LlOv$  
mOj;0 R  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 &Cb,C+q  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 8>WA5:]v  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 M>5OC)E  
 透镜材料同样为N-BK7。 XcT!4xG0  
t[+bZUS$~  
plPPf+\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ZMlBd}H  
v|~=rvXFC  
@.E9ml  
'6vo#D9M  
5. 结果：优化的球面透镜 `w#VYs|k  
b||usv[or  
3}s]F/e  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 G@Z%[YN
w  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 :@jctH~  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 qvu1u GCc  
?&9=f\/P  
%J2Ad  
>k`qPpf&  
6. 参数：非球面透镜 4GI3|{  
l4i51S"  
]wDqdD y7S  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 tnUfi8\ob  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 'gor*-o:wu  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 X<IW5*  
}0\SNp
VN  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Kkovp^G  
'z,kxra|n  
bL* b>R[x  
x[};x;[ZE  
*w0|`[P+h  
7. 结果：非球面透镜 nG3SDL#(k  
0J/yd  
a]fFR~OY  
 生成期望的高帽光束形状。 Drtg7v{@\  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 7/a7p(   
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 U[3w9  
Xj+_
"0 #  
]
Xa]a}[uE  
K
RlJKd{  
.S|T{DMQ[  
8. 总结 _Ycz@Jn  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %[KnpJ{\  
\EU3i;BNT%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `:7r5}(^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \y?*} L  
9^g8VlQdT  
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。 BMO,eQcB  
MOB4t|  
扩展阅读 5'f_~>1Wt  
&TRKd)wd  
扩展阅读 <2
@t~9  
 开始视频 b+:mV7eX  
-     光路图介绍 MVzj7~+  
 该应用示例相关文件： [r>hKZU2  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 9\?&u_ U"  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 R5QW4i9  
2m*ugBO;  
uq9mq"  
QQ：2987619807 mY"Dw^)