[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) _1I K$gb[  
应用示例简述 9{_8cpm4  
1. 系统细节 r5t;'eCea  
 光源 J.1O/Pw!.a  
— 高斯激光束 R[x7QlA;  
 组件 jCU=+b=  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 x&at^Fp  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 iI3v[S  
 探测器 8';m)Jc  
— 视觉感知的仿真 #v{Y=$L  
— 高帽，转换效率，信噪比 :lUX5j3  
 建模/设计 'S =sj}X  
— 场追迹： r eGm>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 6ayy[5tW  
T!MZ+Ph`F  
2. 系统说明 %dEB/[  
}1 $hxfb  
lc]V\'e  
Fj S%n$  
3. 建模&设计结果 \I?w)CE@R  
^;.T}c%N  
不同真实傅里叶透镜的结果： DW#
Bfo  
e"]"F{Q  
N? M   
538fK9[  
4. 总结 Sa L"!uAk  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 e|yX QTlvL  
k!T|)\nc+  
 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|d={o9Hp  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IE2CRBfs  
]fj-`==  
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。 KE<kj$  
WP}ixcq#  
应用示例详细内容 1Q]Rd  
+#4]o }6G  
系统参数 g6WPPpqus  
|pJC:woq  
1. 该应用实例的内容 hR-K@fS%l'  
@
<2d8ed  
^oYPyk`9  
FKC\VF  
+=7:4LFOL  
2. 仿真任务 Y,C=@t@_  
xOythvO  
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。 ;J]25j]]  
_pW_G1U  
3. 参数：准直输入光源 vYdR ht\(  
N>0LQ MI  
8!&nKy<Y  
@D)Z{=>{=5  
4. 参数：SLM透射函数 L1sqU-gt  
B@ {&<  
4jQ'+ 2it  
5. 由理想系统到实际系统 [>f]@>  
#Q}_e7t  
OiF{3ae(  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 _-O cc=Z
 
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 gw^'{b  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 2:Q(Gl`<l  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 LEZ&W;bCo  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 f8=]oa]  
#jBN?Z#  
y%S})9  
; DDe.f"  
X P;Bhz3j  
应用示例详细内容 4/'N|c.  
D^+?|Y@N  
仿真&结果 pISp*&  
6V1:qp/6  
1. VirtualLab中SLM的仿真 )u*^@Wo  
}^Gd4[(,g  
 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)。 Lg4YED9#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =xL)$DTg)  
 为优化计算加入一个旋转平面 jZd}OC<  
uFG<UF  
L&kr{7q  
9 |{%i$  
2. 参数：双凸球面透镜 w_Uh  
l+zb~  
_'!kuE,*1  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 SJk>Jt=  
 由于对称形状，前后焦距一致。 $i#?v  
 参数是对应波长532nm。 8md*wEjk  
 透镜材料N-BK7。 Y/fJQ6DY  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +&5'uAe  
booRrTS  
bcH_V|5
}  
^:KO_{3E  
I[d]!YI}F  
X
j@+{uvQB  
3. 结果：双凸球面透镜 DMn4ll|  
eg<pa'Hw  
7 ^$;  
 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。 TTZe$>f  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 QR0(,e$Dl  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 XRtD< jlA"  
qf#)lyr<D6  
]*N1t>
fb  
^YlI>_3s  
3<:jx~y>  
4. 参数：优化球面透镜 |(%zb\#9  
-SCM:j%h  
S,{tV=&m]  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Am"(+>W21  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 S,jZ3^  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 n V&cC  
 透镜材料同样为N-BK7。 wTc)S6%7  
' cIEc1y  
$B(kZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 F<|t\KOW  
5,)vJ,fs  
"_1)CDqP  
k N7Bd}  
5. 结果：优化的球面透镜 %*}Y6tl'|  
lioc`C:  
*ZrSiIPP  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 uLR<FpM  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 B?bW1  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 aZS7sV28  
Cu;5RSr2Z  
78 f$6J q  
!l@zT}i??  
6. 参数：非球面透镜 jgv`>o%<W  
9=`Wp6Gmn  
i)a%!1Ar  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 L%"LlSg  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 O`[aU%4b  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 EgjR^A1W2  
nh+l78  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Kn`M4O  
~`ny@WD9  
p>w]rE:}  
+]Zva:$#`
 
i1lBto[  
7. 结果：非球面透镜 X}ma]  
R%Y`=
pK>}  
]6r;}1c  
 生成期望的高帽光束形状。 ]`g@UtD9`  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 CusF/>  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 58Xzup_"  
tBbOY}.VD  
w obgu  
ZBT1Y.qA  
Zdc63fllM  
8. 总结 tJViA`@x  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 m0n)dje  
T;TA7{B  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <EO$]>;0  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4`m~FNVS  
V"\0Y0  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 F
b22p6r  
nfSbM3D]h  
扩展阅读 :}8Z@H!KkY  
U1_@F$mq<  
扩展阅读 K.<.cJE  
 开始视频 tGvG  
-     光路图介绍 }/tf>?c  
 该应用示例相关文件： ^hNgm.I  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 U4f5xUY0)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ZYU=\  
a7zcIwk '{  
!U9|x\BqJ2  
QQ：2987619807 B~]5$-