[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) gs/ocu  
应用示例简述 k?L2LIB<  
1. 系统细节 
!\BM  
 光源 $%'3w~h`  
— 高斯激光束 <Uj9~yVN]  
 组件 }(XKy!G6  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 kw#-\RR_c  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 S3WUccv  
 探测器 >KdV]!H  
— 视觉感知的仿真 E,K>V:P*  
— 高帽，转换效率，信噪比 Y6)o7t  
 建模/设计 i'>5vU0?3  
— 场追迹： 4$ihnb`DQN  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 e3p:lu  
,d*hhe  
2. 系统说明 3Z me?o*bY  
*TI?tD  
|</)6r  
dT?3Q;>B?  
3. 建模&设计结果 PXJ7Ek*/  
pWv1XTs@t:  
不同真实傅里叶透镜的结果： %.$7-+:7A  
5U+4vV/*  
yf8kBT:&S  
SA=>9L,2  
4. 总结 8 Zp^/43  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~Fwbi  
esx/{j;<u  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :lvBcFw  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^eO/?D8~h  
p nI=
 
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。 <Up?w/9  
(*Q:'2e  
应用示例详细内容 BbCO K  
#RU8yT  
系统参数 NT5
'U  
8=joVbs  
1. 该应用实例的内容 gOW8!\V  
vW vu&3tx  
#C?M-  
66" 6>  
Dat',5  
2. 仿真任务 Rc1k_fZ}  
6Xm'^T  
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。 !8cV."~  
PRTjXq6)5  
3. 参数：准直输入光源 u5g
lKE  
C}Kl!  
S5y.H  
5Lej_uqF   
4. 参数：SLM透射函数 B,w ZI4oi*  
.1{{E8Fj  
bDtb6hL  
5. 由理想系统到实际系统 (?zD!% k  
=D Q:0w  
}58MDpOF1  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 [x>Ju&))$  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 }AJoF41X  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 s:"Sbml  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 DHw)]WB M  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ~tW~%]bs2Q  
@&WHX#  
[p`5$\e  
B#SVN Lv  
}shxEsq  
应用示例详细内容 IY#:v%U  
uij^tN%  
仿真&结果 wL 4Y%g  
A&
~fw^HM  
1. VirtualLab中SLM的仿真 er)I".|  
N6}/TbfAR  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 +W*~=*h|  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 `;;l {8  
 为优化计算加入一个旋转平面 Hn(1_I%zF  
o1$u;}^|  
M]/aW  
|9c~kTjK  
2. 参数：双凸球面透镜 $%cc[[/U  

qVE0[ve  
`!HD. E[2c  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 NEri{qxm  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Wa<<"x$  
 参数是对应波长532nm。 f;zNNx< ;  
 透镜材料N-BK7。 "}fweCBgo  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 tZ9i/=S  
"/i$_vl  
U-u?oU-.'  
gtA34iw  
1" cv5U  
8v& \F  
3. 结果：双凸球面透镜 DdgiY9a.  
!`Rh2g*o9  
L
au@HYW0  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 g8%O^)d=>  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2(xC|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 2Kz+COP+  
:OY~Q3 @  
Vi8A4  
\%=\4%:  
<'
I["Um  
4. 参数：优化球面透镜 `S@TiD*  
r<e%;S  
St-uE|8  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 'kZ,:.v  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Mn.,?IF`K  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Yv;s3>r  
 透镜材料同样为N-BK7。 5:h[%3'bB  
kW g.-$pp  
`@h|+`h  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 dq[h:kYm  
u#E'k KGO  
}Q/onBt  
:jLL IqhB  
5. 结果：优化的球面透镜 NXY jb(4:  
8vY-bm,e  
A IP~A]T  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 'jtC#:ePK  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 smQ^(S^  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Nz,yd%ua  
pIJXP$v3  
O<gfZ>  
T pkSY`T  
6. 参数：非球面透镜 w )R5P[b  
&7aWVKon  
wSTulo:9  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 /8cRPB.
 
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~7
P)$[  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ?['!0PF  
Tu#< {'1$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 RdTM5ANT  
cj/`m$  
Lx^ eaP5  
gb ga"WO  
T #\  
7. 结果：非球面透镜 X*8y"~X|vq  
}htjT/Nm  
=!O->C:  
 生成期望的高帽光束形状。 J!6FlcsZm  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 !>8~R2  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Jg6Lr~!i  
#WpkL]g2+%  
h+f>#O+:  
kN1MPd4Yh  
\N>-+r  
8. 总结 _'u]{X\k{J  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 >:;dNVz  
<j'V}|3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Lsmcj{1d  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 nV;'UpQw  
hvd}l8  
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。 )*,/L <  
Y?T{>"_W  
扩展阅读 R?2sbK4Cz  
a^|DD#5  
扩展阅读 (!os&/",  
 开始视频 -EjXVn! vQ  
-     光路图介绍 \{,TpK.  
 该应用示例相关文件： Ac7^JXh%
 
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 gg;r;3u  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 \U~4b_a
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QQ：2987619807 vh9* >[i