[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) >`^;h]Q  
应用示例简述 3L-$+j~u  
1. 系统细节 7Y)i>[u3  
 光源 MO? }$j  
— 高斯激光束 e~SRGyIww  
 组件 vuZ'Wo:S{  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Kpkpr`:)]  
— 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 IH`7ou{  
 探测器 pgW^h
j\  
— 视觉感知的仿真 - _~\d+>w  
— 高帽，转换效率，信噪比 qT01@Bku  
 建模/设计 3vkzN  
— 场追迹： nchpD@'t  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 0EasPbp  
0$i\/W+  
2. 系统说明 Tkn8Wj  
g][n1$%  
ix38|G9U  
>`|Wg@_  
3. 建模&设计结果 :QF`Orb!^  
2Sk hBb=d  
不同真实傅里叶透镜的结果： vs>Pd |p;  
Ffd4c  
7q:;3;"9  
pU<GI@gU  
4. 总结 P`S'F_I
N  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 L3\(<[  
B`w8d[cL7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 M,cz7,  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TxH amI l  
XjmAM/H4  
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。 w4R~0jXy  
b>9?gmR{  
应用示例详细内容 UGvUU<N|N  
i ~)V>x  
系统参数 <tm=  
a'?LC)^  
1. 该应用实例的内容 `)kxFD_bH  
ItVVI"-  
sGh TP/  
{E}D6`{  
i~3\dp  
2. 仿真任务 "yl6WG#J  
#Zi6N  
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。 Nfv` )n@  
t3*.Bm:^  
3. 参数：准直输入光源 Iu(]i?Y  
99%R
/m  
^E)8Sb9t  
` +)Bl%*  
4. 参数：SLM透射函数 /7ShE-.5#  
;iQw2XhT  
!| q19$  
5. 由理想系统到实际系统 4q?R3\e;  
>>M7#hmt  
n0t+xvNDF_  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 LoSrXK~0~J  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 \^!<Y\\  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 uZ+"-Ig  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 L>lxkq8!Q  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 jthyZZ  
vst;G-ys  
4^9qs%&  
.bRtK+}F#  
}*!_M3O  
应用示例详细内容 x7i,jMR  
QyrB"_dm  
仿真&结果 a/rQ@c>  
b(adM3MP  
1. VirtualLab中SLM的仿真 F>?~4y,b7  
2Ky|+s[`[  
 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)。 vg1E@rH
|}  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 &'/bnN +R  
 为优化计算加入一个旋转平面 zQ+ %^DT1  
&V%faa1  
#MviO!@  
yNG|YB;  
2. 参数：双凸球面透镜 iQgr8[ SFf  
BQv*8Hg B6  
^* CKx  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &o&}5Aba9  
 由于对称形状，前后焦距一致。 H> n;[  
 参数是对应波长532nm。 !<F5W<V  
 透镜材料N-BK7。 dZddoz_  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 };'~@%U]/  
9)n3f^,Oj*  
9niffq)h  
ty@D3l  
IK8"3+(  
j9}.U \  
3. 结果：双凸球面透镜 ]6MXG%  
E{\T?dk1$  
@HY P_hR  
 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。 76u\#{5  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 C?<[oQb#  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ^e8
0S^  
*8/
cd0  
<d[GGkY]=  
K]^Jl0  
&x@N5
j5Q  
4. 参数：优化球面透镜 >keYx<1  
M(ie1Ju  
&O5&pet  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 !nQoz^_`P  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 a!&m\+?  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 sD6vHX%  
 透镜材料同样为N-BK7。 <AHdz/N  
qy-Hv6oof  
,fhwDqR ?  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 q1A0-W#4  
kZcGe*  
^~3{n  

\Awqr:A&  
5. 结果：优化的球面透镜 MEtKFC|p  
}To-c'  
Lp+?5DjLT  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 )>pIAYCVP  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 o KY0e&5  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 461p4)  
o%h[o9i  
"&\]1A}Z-x  
o<g1;  
6. 参数：非球面透镜 ei[,ug'  
NRs%q}lX  
JNI&]3[C>?  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !A+jX7Nb  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~S0T+4$  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 :
x!'Eer n  
K48QkZ_gY  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 fh&Q(:ZU  
f/Q/[2t  
jVSU]LU E  
p0pA|  
FCChB7c`  
7. 结果：非球面透镜 -)e(Qt#ewl  
)!sjXiC!h  
De49!{\a  
 生成期望的高帽光束形状。 n&E/{o(  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 GJBMaT  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 _!
o0bYD  
bFfDaO<k  
|3gWH4M4**  
jG,^~5x  
3`ze<K((  
8. 总结 }G<A$*L1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ho6,&Bp8  
:Lq=)'d;6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ::Pf\Lb>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 oN(F$Nvk  
f/i[? gw  
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。 JL?|NV-  
p49T3V  
扩展阅读 I!~3xZ  
v3]~*\!5  
扩展阅读 7zu3o  
 开始视频 [Ib17#74  
-     光路图介绍 sV`XJ9e|  
 该应用示例相关文件： D^w<V%].  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 !jN$U%/,%.  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 9<*<-x{A17  
4$4n9`odE  
Q0TKM>  
QQ：2987619807 dkOERVRe