[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) SOq:!Qt
  
应用示例简述 nX 9]dz
 
1. 系统细节 mM72>1~L*  
 光源 hO&b\#@
~  
— 高斯激光束 c\2rKqFD8  
 组件 D/f4kkd  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 GyWa=KW.u  
— 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 3ZI7;Gw  
 探测器 3r,~-6  
— 视觉感知的仿真 u*v<dsGQ  
— 高帽，转换效率，信噪比 &:g:7l]g  
 建模/设计 ^t5My[R  
— 场追迹： ')!X1A{  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 C=V2Y_j  
YO.+-(   
2. 系统说明 n'v\2(&uYN  
z,4mg6gt  
<|4$TH^t  
dgF%&*Il]O  
3. 建模&设计结果 $GFR7YC 7  
vo`&  
不同真实傅里叶透镜的结果： VJqk0w+
 
hp)^s7H  
_%- +"3Ll  
N"G aQ  
4. 总结 .Zczya  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 IGcq*mR=  
q:/df]Ntt  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 N=BG0t$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 '1:)q  
3{$7tck,  
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。 M/quswn1  
a&x:_vv  
应用示例详细内容 OQ&N]P2p  
VFL^-tXnA^  
系统参数 9Q%lS  
>Ua'*  
1. 该应用实例的内容 Sy|GM~  
u1$6:"2@5k  
QM F 
 
GYx0U8MJ[e  
+T$Olz  
2. 仿真任务 _ \6v
@  
n?.;*:  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 o,`"*][wd  
(c(F1=K  
3. 参数：准直输入光源 p0bWzIH  
Bzrnmz5S  
0cq@lT6  
H\Ra*EO~j  
4. 参数：SLM透射函数 I_<XL
<  
+gX
,r$bX  
Nnl3r@  
5. 由理想系统到实际系统 yov~'S9  
=EP`,zqn$9  
</{Zb.  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 4w^o !  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 m!/TJhiQ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ?eIb7O  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 x,,y}_YX  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 CaJ-oy8  
k{SGbC1=VK  
ma~#E$i&  
X ."z+-eh  
`F7]M  
应用示例详细内容 {h?pvH_>  
XMuZ
}u[U  
仿真&结果 B$_4ul\)  
J
pC'(N  
1. VirtualLab中SLM的仿真 b# N"}-\^  
( 2HM"Pd  
 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)。 {Yj5Mj|#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2!^=G=H/  
 为优化计算加入一个旋转平面 \X8b!41  
x%}D+2ro-t  
K3?5bT_{  
hpAdoy[  
2. 参数：双凸球面透镜 a;HAuy`M x  
t)zd'[  
xol%\$|  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 *): |WDR  
 由于对称形状，前后焦距一致。 9(N  
 参数是对应波长532nm。 1Z# $X`  
 透镜材料N-BK7。 OUv<a`0  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Z+El(f x  
c@t?R$c  
_Je4&KU  
&kg^g%%  
f$o^Xu  
P8d  
3. 结果：双凸球面透镜 j<t3bM-G  
TEC^|U`G  
U**8^:*y#:  
 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。 F^yW3|Sb  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Y!<m8\  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ^[?y 2A:  
h6h6B.\Ld  
Cr5ND\  
XN df  
u&:N`f  
4. 参数：优化球面透镜 3oCI1>k  
]Y\$U<YjO  
z#tIa  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 o<Zlm)"%1
 
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ]01`r/->\  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 {*yvvb  
 透镜材料同样为N-BK7。 _?c.m*)A  
L`+[mX&2B  
}_D.Hy5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P(D>4/f3"  
WX&IQ@  
>fBPVu\PA  
aCG rS{  
5. 结果：优化的球面透镜 B.8B1MFm  
Fw<"]*iu  
ZJ/528Ju  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 uavATnGO{B  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 +A3/^C0  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 5|H;%T3_  
l~r;Grd/5  
$C[z]}iOi  
hi8q?4jE  
6. 参数：非球面透镜 f8Hq&_Pn  
cE\w6uBR1  
t<!m4Yd|#  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 KdEvu?  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 (!}N&!t  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 cIU2qFn[  
g NI1W@)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6<&A}pp  
uMcI'=  
s%jBIeh  
!1$x4 qxS  
1w>[&#7  
7. 结果：非球面透镜 w S  
:\;9y3  
I-#!mFl  
 生成期望的高帽光束形状。 L ]')=J+  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 DsdM:u*s  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 5{! fa  
)PN8HJAArh  
P27Ot1px  

Thggas,  
o-<i+To%  
8. 总结 {Ydhplg{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 yX&# rI  
:,8y8z$+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }9@rhW  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 DI0& _,  
48xgl1R(j  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 #/qcp|m  
)q$[uS_1[  
扩展阅读 <exCK*G  
lU1SN/'zx  
扩展阅读 r]e{~v/  
 开始视频 C >Oe
ULD  
-     光路图介绍 yCjc5d|tT  
 该应用示例相关文件： %pZT3dcK  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 =]@Bc 7@  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 `q}D#0  
r9f- C  
TXB!Y!RG#  
QQ：2987619807 (Q{JI~P