[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)
&YQ
 
应用示例简述 \l^L?69  
1. 系统细节 =zw=Jp  
 光源 \_?A8
F  
— 高斯激光束 lej-,HX  
 组件 6*`KC)a  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 gycjIy@t  
— 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 aRSGI ja<L  
 探测器 Mf
Nxd 6w  
— 视觉感知的仿真 *a_U2}N
 
— 高帽，转换效率，信噪比 $4K(AEt[  
 建模/设计 SMHQo/c r  
— 场追迹： e~#;ux  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 6&8([J  
}SL&Y`Y]  
2. 系统说明 VO#x+u]/  
@tQu3Rq@  
l,cnMr^.W  
 lJaR,,  
3. 建模&设计结果 HUF],[N  
u{#}Lo>B #  
不同真实傅里叶透镜的结果： %@/"BF;r  
zrt\]h+  
2$=U#!OtU  
Q]j[+e  
4. 总结 L%G/%*7;c  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,(d\!T/]'  
~)!yl. H  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ? yL3XB>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -$W#bqvz^  
p;;4b@  
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。 #_]/Mr1  
[ j'L*j  
应用示例详细内容 L$R"?O7  
!*2cK>`  
系统参数 SU,S1C_q8  
JbT+w\o  
1. 该应用实例的内容 >R9Q|  
50
,`=Z  
9a\H+Y~  
\o-9~C\c*  
a%\6L  
2. 仿真任务 )`,||sQ  
BE,XiH;  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 pib i#  
~Mk{
2;x  
3. 参数：准直输入光源 zNAID-5K;  
=;9
%Q{  
&BF97%E2  
N=Q<mj;,  
4. 参数：SLM透射函数 Fjnp0:p9X  
MNC=r?  
}XmrfegF  
5. 由理想系统到实际系统 Eb 8vnB#  
OS$}ej\  
Ynn:,  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 tX'`4!{@+  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 @#HB6B  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ;Fo%R$y  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 "LwLTPC2  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 irjOGn  
6JrwPZB  
VT>TmfN(I  
;Dh\2! sr  
7j,-o  
应用示例详细内容 1omjP`]|,  
kSW=DE|#}  
仿真&结果 E[$"~|7|$  
#@pgB:~lB  
1. VirtualLab中SLM的仿真 DIqM\ ><  
%@L[=\ 9  
 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)。 _v/w ,z  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ux[2 +Cf  
 为优化计算加入一个旋转平面 `efC4#*!!  
9Wu c1#  
Y"{L&H `  
Dx)>`yJk$;  
2. 参数：双凸球面透镜 mS$9D{  
s=S9y7i(R  
Fb2,2Px  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 PL/g@a^tY  
 由于对称形状，前后焦距一致。 h.Y&_=Gc  
 参数是对应波长532nm。 $ol]G`+  
 透镜材料N-BK7。 ~^{>!wU+  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $&25hvK,  
[c^!;YBp)  
/EIQMZuYp  
LoUHStt  
enC/@){~  
MV{\:l}y  
3. 结果：双凸球面透镜 ]iU8n (5f  
Fe[)-_%G  
T\ *#9a  
 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。 uI9eUO  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 #r|qitL3  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ^l:~r2  
[X9T$7q#  
^ABtg#  
AX%N:)_$|  
$#z-b@s=B  
4. 参数：优化球面透镜 12i<b  
bIWSNNV0F  
_ez*dE%  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 bI-uF8"  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Ao )\/AR'  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 *M?[Gro/  
 透镜材料同样为N-BK7。 uGmv`R_  
m >Rdsn~l  
]x1;uE?1J  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `<3%`4z/  
/Hs\`Kg"!  
P5JE = &M  
}ed{8"bj  
5. 结果：优化的球面透镜 |C"zK  
G$^u2wz.  
/n2qW.qJ>  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &ggOm  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 %A3ci[$g  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ynZp|'b?<  
p uZY4}b_  
[;C|WTYSL  
c W1`[b  
6. 参数：非球面透镜 34 '[O  
%ws@t"aER  
A-eRL`  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ~} 02q5H  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~eZ]LW])  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,bxGd!&{Q  
j0b>n#e7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 z',f'3+  
XxYwBc'pc  
U]]ON6Y&F  
o(gV;>I  
!DM GAt\  
7. 结果：非球面透镜 ri2`M\;gt  
KY%LqcC  
&R))c|>OT&  
 生成期望的高帽光束形状。 S^x?<kYQau  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 #Q1 |]  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 <^w4+5sT/  
aH&Efz^  
;0
4< 9i  
[#SiwhF|  
m++=FsiX=  
8. 总结 r h c&#JS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +,_%9v?3  
0m,q3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 O9*l6^Scw  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )*L
=$0R  
Ov#G7a"  
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。 7lx]`u>  
tH(g;flO)  
扩展阅读 pupt__NZ)n  
goOw.~dZ'  
扩展阅读 hvc3n> Y[}  
 开始视频 I_Omv{&u  
-     光路图介绍 ]m :Y|,:6  
 该应用示例相关文件： 'A,)PZL9i  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Db*&'32W  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 6@VgLa,  
=u`tlN5pOT  
B"rO  
QQ：2987619807 iEx4va-j