[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) :V8 \^  
应用示例简述 oas}8A)  
1. 系统细节 Ru2kC} Dx!  
 光源 +}%4]O;  
— 高斯激光束  aj1Zi3h  
 组件 ^f@EDG8  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~ZT(@w  
— 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 )y._]is)b  
 探测器 kvKbl;<&#  
— 视觉感知的仿真 @<l7"y;\  
— 高帽，转换效率，信噪比 U"/":w ~  
 建模/设计 *;Sj&O  
— 场追迹： ^xFZ;Yf  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 @*!8  
{8'I+-  
2. 系统说明 `O*+%/(  
/JJU-A(  
%I?uO( @  
>/GVlXA'  
3. 建模&设计结果 GXf"a3  
y1z4qSeM  
不同真实傅里叶透镜的结果： ]Z6==+mCP  
<w<&,xM  
<$/'iRtRzW  
jgbE@IA@!'  
4. 总结 ~:v" TuuK  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 K8f;AK  
HOBM?|37CU  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?o?~Df&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HvLvSy1U  
d%8hWlffz  
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。 \= =rdW-  
tWT@%(2~0  
应用示例详细内容 |]*]k`o<)  
iW9G0Ay  
系统参数 r< sx On  
)w=ehjV^m  
1. 该应用实例的内容 4:WN-[xX  
-lAX-W0  
J{`G=  
aOIE9wO  
$GB/}$fd&  
2. 仿真任务 ~QQi{92  
\c(R#*0,  
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。 ;%{REa  
U8m/L^zh  
3. 参数：准直输入光源 %L,mj  
Xz4T_-X8d  
R9xhO!  
__O@w.  
4. 参数：SLM透射函数 DSf  
P;GRk6  
8A}cxk  
5. 由理想系统到实际系统 A0~uv4MC  
xy;u"JY*  
qp;eBa  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 SoC3)iqv/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 lXso@TNrZ0  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 RzgA;ZC'  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]6#bp,  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 VI_8r5o  
@A?Ss8p'  
-q'G]}  
J$"3w,O6+U  
ny'?Hl'Q  
应用示例详细内容 AYb-
BaIc  
l=4lhFG,Mk  
仿真&结果 QmxI;l  
$z[FL=h)?+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 JiH^N!  
p`N+9t&I4  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 H;D5)eJ90  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 IqD;
*  
 为优化计算加入一个旋转平面 zp.-=)D4e  
/h6K"w=='!  
x6N)T4J(  
A~0eJaq+  
2. 参数：双凸球面透镜 Pnl+.?  
.!
'SG6 q  
EnW}>X
N  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :yFUlO:  
 由于对称形状，前后焦距一致。 |f67aN  
 参数是对应波长532nm。 |k,M$@5s  
 透镜材料N-BK7。 8=k
IN-l_  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 9:
9gam  
J> Z.2  
h$`zuz  
XSOSy2:  
1|bg;X9+  
%7}ibz4iF  
3. 结果：双凸球面透镜 6~b)Hc/  
-HQ(t  
C"7-lz  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 1RHFWK5Si  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Te d1Ky2O  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ^]n:/kZ5"[  
Gv\39+9=  
ka=EOiX.  
xw
Si.~.  
o{[w6^D7  
4. 参数：优化球面透镜 4(nwi[1Y  
}z,f8Yz  
XU5GmGu_+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 [%LIW%t|  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 o$q})!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 &9OnN<mT1  
 透镜材料同样为N-BK7。 3q-Xj:FP  
2]
:Z7Ji  
Ci9]#)"c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8{4SaT.-Rm  
)`5=6i  
I
eN~E'~  
]iezwz`'  
5. 结果：优化的球面透镜 WJU[+|J  
328gTP1  
_=YHO.  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 O&g$dK!Rad  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 T/$hN hQK  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Xte"tf9(C  
JRr'81\  
8[rZRc  
AFdBf6/"i  
6. 参数：非球面透镜 4{6XZ_J1  
Mwtd<7<!A  
]j:aO  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 /LC!|-1E  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 W&=F<n`  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 HDHC9E6  
irooFR[L9  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \AY*x=PF  
{Rtl<W0  
\5DOp-2  
'U*Kb  
y^}00Z+l  
7. 结果：非球面透镜 N$! Vm(S  
M0K+Vz=  
Qm@v}pD  
 生成期望的高帽光束形状。 1X-fiQJe  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 yL#2|t(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 (W'3Zv'f  
|Ye%HpTTv  
M/evZ?uis  
aTFT'(O,  
iM_Zn!|@\  
8. 总结 -F&*>?I  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 u.ub:  
D<J,3(Yu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 s)5W:`MH?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~#PC(g  
7-j=he/  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ?TMrnR/d  
"yf#sEabV  
扩展阅读 q~6((pWi|  
-_T@kg[0zB  
扩展阅读 !g7bkA  
 开始视频 bR}=bp4K  
-     光路图介绍 :d}@Z}2sD  
 该应用示例相关文件： )^]1j$N=3  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 `kM:5f+>W  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 |#J!oBS!  
Rd:wMy$  
dU.H9\p  
QQ：2987619807 us>$f20T