[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) xS(VgP&YGO  
应用示例简述 bk0<i*ju7(  
1. 系统细节 <Mndr8 H  
 光源 %ikPz~(  
— 高斯激光束 Y
(] W+k<  
 组件 U'^ G-@  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 r0wAh/J|  
— 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 ]4/C19Fe!  
 探测器 6"[J[7up  
— 视觉感知的仿真 FJqg,  
— 高帽，转换效率，信噪比 Jz4;7/  
 建模/设计 /U,(u9bq  
— 场追迹：  f
,kV  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 l9]nrT1Hy  
V["'
eJA,,  
2. 系统说明 ]*U+nG  
_
>a`dp.19  
aTfc>A;  
 #]QS   
3. 建模&设计结果 /eT9W[a  
)6B
ySk  
不同真实傅里叶透镜的结果： (0l>P]"n  
qo}yEl1  
|'lNR)5  
o^/ fr&,9  
4. 总结 0}YadNb7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 AHMvh 7O?  
"!& o|!2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 L8Q/!+K  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #S]O|$&*  
\[|X^8j  
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。 $WE=u9m  
Y O|hwhe_  
应用示例详细内容 ,gW$m
~\  
me F.  
系统参数 =jA.INin4  
gV$0J?Pr.  
1. 该应用实例的内容 Lctp=X4  
g6xQQ,q=l  
lfG',hlI;  
z8r?C  
C^LxJG{L5  
2. 仿真任务 4jlwu0L+  
V)4?y9xZv  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Bio QV47B  
~}/_QlX` K  
3. 参数：准直输入光源 GY5JPl  
N"0>)tG  
I*f@M}  
1H\5E~X   
4. 参数：SLM透射函数 dQFUQ  
zsj]WP6j  
:^qUr`)  
5. 由理想系统到实际系统 m&#D~  
kyZZ0  
oLtzPC  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 YE:5'@Z  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 hhhxsGyv  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 4#t=%}  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 [w-# !X2y  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 >L8 &6aU  
D><^7nr%  
KNN$+[_;H4  
tkff\W[JU  
kpy)kS  
应用示例详细内容 4N1)+W8k*  
![eY%2;<  
仿真&结果 XF>!~D  
2f{a||  
1. VirtualLab中SLM的仿真 wzmQRn;s  
#s#BYbF  
 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)。 jwuSne  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 @7;}6,)  
 为优化计算加入一个旋转平面 b7">IzAe  
+VJyGbOcC  
ynf!1!4  
m?1r@!/y  
2. 参数：双凸球面透镜 \4 +HNy3  
Z0v&AD=  
snNB;hkj  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 A;6ew
4  
 由于对称形状，前后焦距一致。 XeslOsHh  
 参数是对应波长532nm。 K|Xe)  
 透镜材料N-BK7。 x8C *  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 %Na`\`L{F  
91nB?8ZE6,  
cXr_,>k  
dDAl n+  
4Me3{!HJz  
}AiF 7N0  
3. 结果：双凸球面透镜 k'sPA_|  
.$Yp~  
I47sqz7  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 tO D}&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。  [@3.dd  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 i=hA. y`  
K(?p]wh  
\.GA"_y  
"ub0}p4V  
MX+gc$Y O  
4. 参数：优化球面透镜 '$z@40u  
yt
V[x  
x2/ciC  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8o).q}>&  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 YUyYVi7clq  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 0HQTe>!  
 透镜材料同样为N-BK7。 _Kh8 <$h  
v-"nyy-&Z  
/YvwQ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
-zzT:C  
E}#&2n8Y  
V^>< =DNE  
Q)8I(*  
5. 结果：优化的球面透镜 G c,  
9Sa6v?sRor  
?+%bEZ`  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 5Q8s{WQ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 RX^Xtc"  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 axK/YE7t  
sv#b5,>9  
0bSnD|#I  
v_pFI8Cz)  
6. 参数：非球面透镜 I= cayR  
t8.
3  
8.7lc2aX  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 r029E-  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ZqjLZ9?q  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &]A0=h2{P*  
'TA !JB+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6!;D],,"#.  
k 6i&NG6  
>LPIvmT4D?  
>9yy91H  
0h{&k7T<7  
7. 结果：非球面透镜 nV8iYBBym  
!HP=Rgh  
I%B\Wy/j^  
 生成期望的高帽光束形状。 x`2du/ C  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Q|U [|U  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ]*Kv[%r07c  
PR,8c  
lvLz){  
wLvM<p7OX  
4[Ww
m  
8. 总结 oR3t vw.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lB8gD  
::-*~CH)  
 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?9FJOqi  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1(e64w@  
(CJx Y(1K  
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。 o*oFCR]j  
k<NxI\s8]  
扩展阅读 o1-_BlZ  
MN:LL <  
扩展阅读 tX,x%(  
 开始视频 E@AV?@<sc  
-     光路图介绍 |.-Muv  
 该应用示例相关文件： 2zuQeFsK  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 @3S:W2k  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 <|w(Sn  
HuQdQ*Q  
1y,/|Y  
QQ：2987619807 dyohs_