[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) )eEvyU  
应用示例简述 >(rB[ZJ  
1. 系统细节 EVL;"   
 光源 8?YW i  
— 高斯激光束 (0Qq rNs  
 组件 `Y;gMrp  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 jq]"6/xxb  
— 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 de6dLT>m  
 探测器 Qzhnob#C9  
— 视觉感知的仿真 #[W[|m  
— 高帽，转换效率，信噪比 0q>lW &J  
 建模/设计 48Lmy<}*  
— 场追迹： @,&m`qzd+  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 DxgT]F%  
gL"}53A  
2. 系统说明 X-,y[ )  
%`1vIr(7  
gJxVU41  
\,!q[nC  
3. 建模&设计结果 SU'9+=_$  
;QQ7vo  
不同真实傅里叶透镜的结果：  ;"^9L  
}?J5!X  
BznA)EK?@  
y7-:l u$9  
4. 总结 uW~,H}E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4.B*B3  
;cn.s,  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ls\E%d  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 xg^^@o  
.b`P!  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 bDS1'Ce  
]~Vu-@ /}  
应用示例详细内容 'F?Znd2L  
Qf>Pb$c$U  
系统参数 (I ds<n"  
1GE%5  
1. 该应用实例的内容 zlztF$Bo  
h;p%EZ  
w a<C*o  
F6c[v|
3  
Z_ gVYa  
2. 仿真任务 "ue$DyN  
nvK7*-  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Pd "mb~  
{dx /p-Tv  
3. 参数：准直输入光源 j4xr1y3^  
;u};&sm  
6a?$=y  
h_chZB
'  
4. 参数：SLM透射函数 (g/
X(3  
pb6^sA%l  
|id79qY7g  
5. 由理想系统到实际系统 FgQ_a/*  
_#D\*0J  
>_aio4j}r  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,V]A63J  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 7;}3{z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 px}7If  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 T[XP\!z]B!  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 9g &Ch
9-/  
oUvk2]H  
T E&Q6  
tkN3BQ  
|] !o*7"4  
应用示例详细内容 y^QYlZO  
#}!>iFBcH  
仿真&结果 ]]=-AuV.  
&:
;;u\  
1. VirtualLab中SLM的仿真 !jnqA Z  
HA9Nr.NqC@  
 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)。 _:gGD8  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 'y6!%k*  
 为优化计算加入一个旋转平面 /LI~o~m1)  
s"=F^#  
9Z0CF~Y5  
'lN*Ys iDi  
2. 参数：双凸球面透镜 1t[;`iZ  
sUbz)BS#.  
C~KWH@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 6A$_&?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ,%?; \?b%h  
 参数是对应波长532nm。 &:DCtjK  
 透镜材料N-BK7。 Sj0 ucnuHi  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 !2Xr~u7a  
(~G5t(+  
2E3?0DL",  
[W9e>Nsp0  
K$<`4#i  
Ld\LKwo  
3. 结果：双凸球面透镜 qIDWl{b<  

s!@=rq  
1 ;\]D9i  
 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。 E/~"j  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 (:?5 i`  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 +~w?Xw,  
]_ejDN\>{V  
;]gsJ9FK<  
"%oH@ =  
YN%=Oq  
4. 参数：优化球面透镜 "ep`  
abROFI5.L  
!F+|Y"c  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 M<{5pH(K  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 hv$uH7Fz  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 S2rEy2\}:  
 透镜材料同样为N-BK7。 ?iPZsV  
}uF[Ra  
sf |oNOz  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ( zn_8s  
I&TTr7  
Wl& >6./{  
(s}Rj)V[^  
5. 结果：优化的球面透镜 2^)D .&  
t] r,9df'  
cBz!U8(  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 g08*}0-k  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 pqyWv;  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 z5XYpi_;[  
2BoFyL*  
:y+B;qw  
/S:w
&5e  
6. 参数：非球面透镜 R'Kt=.s<  
LP^p~5Az  
5h`m]#YEG  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 +1otn~(E  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 V";mWws+?#  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 5f;n<EPy  
&Ki>h  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 K0tV'Ml#"  
Sm$p\ORa  
; cGv] A+  
0JmFQ^g(  
f
{)+-8  
7. 结果：非球面透镜 9#v-2QY  
\hs/D+MCk  
QCeMKjCmY  
 生成期望的高帽光束形状。 z-n>9  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 <RhOjZgyZ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 EkN_8(w  
4bP13f  
p86~~rvq[  
FoE|Js  
%tT"`%(+  
8. 总结 TQ; Z.)L  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 sW }<zGYd  
3(1]FKZtt  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I[}75:^Rt  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 q_cC7p6t  
x>}B#  
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)N^PJ/  
J!rY 6[t  
扩展阅读 7$!yfMttu  
+`ai1-vw  
扩展阅读 dVa!.q_3  
 开始视频 8EOh0gk7  
-     光路图介绍 W%TQYR  
 该应用示例相关文件： TI}}1ScA'  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 FC6xFg^  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 +a|"{  
Rv98\VD"  
KacR?Al  
QQ：2987619807 5?Bc Y;