[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) *4<4  
应用示例简述 G'ij?^?  
1. 系统细节 [[:UhrH-  
 光源 [##`Um  
— 高斯激光束 QGs1zfh
*  
 组件 D(y+1^>  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 vU=9ydAj?  
— 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 bA}AD`5  
 探测器 %KGq*|GUu  
— 视觉感知的仿真 ^4c,U9J=  
— 高帽，转换效率，信噪比 HXQ e\r  
 建模/设计 T vrk^!  
— 场追迹： IByf_E;r  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。
`W@T'T"  
y }\r#"Z`  
2. 系统说明 xK(IS:HJ*  
s}6+8fE"  
T4mv%zzS  
>^a$  
3. 建模&设计结果 1EVfowIl  
y|$R`P  
不同真实傅里叶透镜的结果： 0,HqE='w  
7ftR4  
Pm4e8b  
H&M1>JtE  
4. 总结 lC0~c=?J  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !; IJ   
{P-xCmZ~Wt  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 u*2f
P]n  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^YGTh0$W  
(a[.vw^g  
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。 /Rj#sxtdw  
ebqg"tPN{  
应用示例详细内容 MDJc[am  
&VDl/qnaL  
系统参数 )zU:  
"e 1wr  
1. 该应用实例的内容 -"=)z/S  
zDD4m`2  
OTj,O77k  
tJNIr5o  
t8QRi!\=  
2. 仿真任务 c!It^*  
CEuWw:)  
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。 .}q]`<]ze  
&)n_]R#)  
3. 参数：准直输入光源 7h%4]  
@Br {!#Wf  
)
0^>#k  
XVt/qb%)r  
4. 参数：SLM透射函数 O gmSQ  
>H>gH2qp  
4WC9US-k  
5. 由理想系统到实际系统 wJe?t$ac?  
=.*98  
re^Hc(8M  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Q$~n/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 U&UKUACn"  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。  B/G-Yh$E  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 b O=yi)  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Z<U>A   
+`B'r '  
b7HffO O  
T dk ,&8  
/)EY2Y'  
应用示例详细内容 1svi8wh  
ib$nc2BPb  
仿真&结果 {hQ6K)s  
w\Mnu}<e$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 er2cQS7R  
06 i;T~Y  
 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)。 \}5p0.=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =wG+Ao  
 为优化计算加入一个旋转平面 7AwgJb hn  
paW@\1Q  
/*$hx@ih  
BQ/PGY>  
2. 参数：双凸球面透镜 5|I55CTx  

A(8
n  
yHeEobvb  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 C3XmK}h  
 由于对称形状，前后焦距一致。 /6KIl  
 参数是对应波长532nm。 @?kM'*mrZM  
 透镜材料N-BK7。 sbj";h=E  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 rY0u|8.5Q  
^B/9{0n'  
HfB@vw^  
jjzA .8?(7  
6/Fz
co#N  
+9XQ[57  
3. 结果：双凸球面透镜 WGu%7e]  
ka"337H  
`.%JjsD<  
 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。 _Ov;4nt!  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 nV*y`.+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 O(z}H}Fv  
\.uc06  

j(rL  
i3VW1~.8  
1LnyWZ  
4. 参数：优化球面透镜 @U{<a#  
EW<kI+0D  
2xwlKmI N  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 a4MZ
;5  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 T?Fcohz(  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 +7V{ABfGl  
 透镜材料同样为N-BK7。 ziE*'p  
S4^N^lQ]  
23!;}zHp  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 uI~S=;o  
Iu@y(wyg  
D*P
Yr{z'  
qZv =  
5. 结果：优化的球面透镜 +rXF{@ l  
!7bw5H  
pd[ncL  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 V'Kgdj  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 )D&M2CUw"f  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 H)w(q^i  
>EsziRm  
fBn"kr;  
hU]HTX'R  
6. 参数：非球面透镜 DQ#H,\^<  
;< jbLhHwD  
$~0Q@):  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 4+$b~u  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 U9y|>P\)T  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 7dG79H  
TjMe?p  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?~"bR%  
g
>rp@M  
$rF=_D6  
2&'|Eqk  
]uj=:@  
7. 结果：非球面透镜 `;
|5  
u]-_<YZ'B  
7;@ST`cC  
 生成期望的高帽光束形状。 g"s$}5{8:  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 TGXa,A{  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 {GDmVWG0q  
)n49lr6X  
`p b5*h6r!  
).` S/F  
n% 'tKU\q  
8. 总结 =gfI!w  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ho DVn/lr  
uwf 5!Z:>  
 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+@F`]Ke  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fj7|D'c  
Pg9hW  
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。 d)cOhZy  
O%g$9-?F0  
扩展阅读 ^D^4 YJz  
%*aJLn+]_R  
扩展阅读 b*a2,MiM  
 开始视频 _lzyMEdr  
-     光路图介绍 !Fo*e  
 该应用示例相关文件： iv`O/T  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |(moWY=  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Uz cx6sw  
}bN%u3mHws  
6S6f\gAM  
QQ：2987619807 t?o,RN: