[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) F{<5aLaYti  
应用示例简述 :Sr?6FPc  
1. 系统细节 bS.s?a  
 光源 /~De2mq1  
— 高斯激光束 7A5p["?Z  
 组件 &FSmqE;@^  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 .XXW|{  
— 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 !8sgq{
x((  
 探测器 {;s;.  
— 视觉感知的仿真 _;56^1'T  
— 高帽，转换效率，信噪比 r-}-C!  
 建模/设计 >M]6uf  
— 场追迹： {C3U6kKs;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。 !/`$AXO  
DAfyK?
+UL  
2. 系统说明 MJ`N,E[  
 UXT p  
*U;'OWE[  
e,>%Z@92(  
3. 建模&设计结果 NYwR2oX  
~@T<gA9V  
不同真实傅里叶透镜的结果： *z'8
j  
cvnB!$eji  
*O,H5lwU  
41G5!=i  
4. 总结 O.,3
|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %f j+70  
j%L&jH6@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 c~0{s>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -'`TL$  
$<nCXVqL,  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 \\06T`  
1|{bDlmt  
应用示例详细内容 '$G"[ljr  
FS6<V0p
il  
系统参数 ~gE:-  
hoM|P8 }rh  
1. 该应用实例的内容 xe4Oxo  
hA}~es=c  
Ml?~ |_  
QzOkpewf  
/P:.qtT(  
2. 仿真任务 a,|?5j9,P  
x}TS  
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。 =-KMb`xT  
 foRD{Hx  
3. 参数：准直输入光源 !}f1`/   
~
j>D=!  
cc}Key@D  
q5x[~]?  
4. 参数：SLM透射函数 7 <9yH:1  
l[Q:}y  
+k\Uf*wh  
5. 由理想系统到实际系统 4dawg8K`9  
1PH:\0}  
<eN_1NTH_  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 oVvc?P  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 r%@Lej5+  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 m8R9{LC  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 m2~&#c\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 5cJ!"  
Jzkq)]M  
asJ!NvVG'  
0 B@n{PvR0  
=(v^5
 
应用示例详细内容 #KxbM-1=  
d}'U?6ob  
仿真&结果 N_eX/ux  
Q=mI9  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ]rehW}  
O7d$YB_'  
 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)。 NLS"eDm  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 : _e#  
 为优化计算加入一个旋转平面 <%.5hCTp97  
>Fio;cn?  
$+JS&k/'m  
O.aG[wm8  
2. 参数：双凸球面透镜 d^03"t0O]  
}jH7iyjD  
2. G=8:l  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 (jjTK'0[  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ?eH&'m}-  
 参数是对应波长532nm。 3E3U /K  
 透镜材料N-BK7。 `?T#Hl>j  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 }KUd7[
s  
k.<]4iS  
r{\1wt  
o[oM8o<  
m>USD?i  
> f
nh+M  
3. 结果：双凸球面透镜 CTX9zrY*T  
=_$Qtq+h  
Q!- 0xlx  
 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。 v+p{|X-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 |4$M]Mf0  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 .2d9?p3Y  
vEf4HZ&w  
+$4(zPs@  
Xq'cA9v=$J  
!It`+0S b  
4. 参数：优化球面透镜 )u))n#P  
b0iSn#$  
^,m< 9  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 DPi_O{W>  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 X%yO5c\l2  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 BA\/
YW @  
 透镜材料同样为N-BK7。 HhO".GA  
J>fQNW!{  
?X@fKAj  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 n>@oBG)!  
}Zl&]e
 
dJ$"l|$$  
@`\VBW  
5. 结果：优化的球面透镜 *JggU  
f0Bto/,>~  
&zs'/xv]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 @lJzr3}WZ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 !9 fz(9  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 j+>J,axU!  
06jqQ-_`h  
Uj&W<'I  
d,Y_GCZ7|W  
6. 参数：非球面透镜 KNH1#30 K  
hiNEJ_f  
^vG8#A}]  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 >0Q|nCx  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ^CwR!I.D}4  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %Uz(Vd
#K  
R|i/lEq  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v4@Z(M  
GhPK-+"X  
o|jIM9/  
}9nDo*A"}  
re> rr4@  
7. 结果：非球面透镜 1q;#VS/D;H  
M'_9A  
(b`]M`Fc  
 生成期望的高帽光束形状。 bH"hX  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 3sd"nR?aX  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 )7_"wD` z  
`^lYw:xA  

m&
|`x  
~|<m,)!  
,o]4?-  
8. 总结 >>[G1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 WxF:~{  
7RZh<A>m  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #r3l[bKK  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .^b;osAU  
Wb S4pdA  
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。 8i?l02  
y\&>ZyOY  
扩展阅读 O]qU[y+  
4 B*0M  
扩展阅读 28 3H  
 开始视频 !ti6  
-     光路图介绍 2B,] -Mu)  
 该应用示例相关文件： Q,80Hor#J  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _V\Bp=9W  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 je]}R>[r5  
}.z&P'  
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QQ：2987619807 '?({;/L