[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) O9(r{Vu7u  
应用示例简述 mfny4R
1_  
1. 系统细节 @mt0kV9  
 光源 OTB$V k  
— 高斯激光束 '<
iK*[NW  
 组件 nH !3(X*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 O;HY%  
— 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 +KEkmXZ  
 探测器 `N/RHb%  
— 视觉感知的仿真 % p?brc  
— 高帽，转换效率，信噪比 !}M,  
 建模/设计 ~e@>zoM'^  
— 场追迹： CY?G*nS?iK  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 2eQdQwX  
.7ayQp  
2. 系统说明 Xl |1YX1&m  
he+#Q6  
=\, qP  
;oH,~|K  
3. 建模&设计结果 $!A:5jech  
m+$ @'TbP  
不同真实傅里叶透镜的结果： ?v}Bd!'+P  
n uQM^2  
)<4_:  
1+y"i<3)  
4. 总结 t>UkE9=3\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 r!N]$lB  
*
B)yy[8j+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 S\NL+V?7h  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \'?#i@O  
bzmr"/#D3  
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。 oCi ~P}r  
gd@p|PsS^  
应用示例详细内容 ;SKh  
GgFi9F
fj  
系统参数 `BZ&~vJ_  
0>6DSQq~t(  
1. 该应用实例的内容 f%qt)Ick  
6\dX
 
H ;@!?I  
\ SCy$,m  
~bA,GfSn0  
2. 仿真任务 0WxCSL$#I  
zxZtz  
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。 r;cV&T/?  
`kBnSio~  
3. 参数：准直输入光源 `m%dX'0E  
_EYB 8e  
IvBGpT"(I  
,WTTJN  
4. 参数：SLM透射函数 KAA3iA@>+  
q{4|Kpx@  
uf)Oy7FQ  
5. 由理想系统到实际系统 Nofu7xiDw[  
&y_? rH  
_ptP[SV^j  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 /nB'kg[h\  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 X1J;1hRUP  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Ns~&sE:  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 +/'<z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !r&Bn6*  
,=w!vO5s  
M StX*Zw  
)BV=|,j  
<4?*$  
应用示例详细内容 r:l96^xs  
pz}mF D&[  
仿真&结果 w{7ji}  
JAb$M{t  
1. VirtualLab中SLM的仿真 nX x=1*X  
u35q,u=I  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 *=nO  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 f~gS
J<t4  
 为优化计算加入一个旋转平面 t3F?>G#y  
V2`;4dX*2  
(.^8^uc7X  
6Dzs?P  
2. 参数：双凸球面透镜 C!UEXj`l9  
!]DuZ=  
~Yl$I,  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 23E0~O  
 由于对称形状，前后焦距一致。 H@!#;w  
 参数是对应波长532nm。 (:}<xxl  
 透镜材料N-BK7。 Va9q`X
byO  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 #MM&BC  
4]BJ0+|mT  
lBiovT  
cF.mb*$K  
K\sbt7~  
F.KrZ3%4iB  
3. 结果：双凸球面透镜 0BC`iql5  
%]jQ48^R  
.Vh*Z<9S4  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ^![{,o@"A  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 O
NWO`XD  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 y&rY0bm  
M.k|bh8  
T +\B'"  
7\/u&  
;eR{tH /4  
4. 参数：优化球面透镜 N !IzB]  
|Y{
PO&-?r  
 1~EO+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 hO;9Y|y  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 `E;)`J8b  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4<yK7x  
 透镜材料同样为N-BK7。 @W)/\AZ3  
~^7  
*R!]47Y d  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9Z9l:}bO  
Ld~4nc$H8  
62NkU)u  

rIPl6,w~  
5. 结果：优化的球面透镜 <,-,?  
^je528%H  
>W~=]&7{s4  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &?}1AQAYg  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 nk>8SW^  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 =BW9/fG  
C,='3^Nc  
f-]><z  
a(!3Afi  
6. 参数：非球面透镜 V Qh/  
pg5&=  
eEie?#Z/6  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 q-uLA&4  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 KE#$+,
?  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 yjR)Z9t  
.]zw*t*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 M)tv;!eQ  
0w+5'lOg  
wJ(8}eI  
l}+Cdy9>  
64b<0;~  
7. 结果：非球面透镜 mOSCkp{<e  
\086O9  
iGQ n/Xdo  
 生成期望的高帽光束形状。 K /8qB~J*  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 U~hCn+0  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 #\0TxG5'QA  
Q.>/*8R;  
?AT(S  
Ba<#1p7_  
^K/G5  
8. 总结 m/KjJ"s,
 
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _Z0\`kba+  
'me:Zd  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0hb/`[Q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *H?t;,\  
2\,e
 
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。 h%/ssB  
-2z,cj&E{  
扩展阅读 ` )]lUvR  
.h a`)@MsZ  
扩展阅读 Slo9#26  
 开始视频 u5/t2}^T  
-     光路图介绍 J/= +r0c  
 该应用示例相关文件： #[Z<=i~C  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 RpULm1b  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 a&8l[xe1  
c'xUJhEL  
MHGjvSx  
QQ：2987619807 s5nB(L*Pjp