[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) ^ WidA-  
应用示例简述 Nx,.4CI  
1. 系统细节 ?!cUAa>iH  
 光源 #2/k^N4r  
— 高斯激光束 _6xC4@~h*  
 组件 yB,$4:C  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #r>  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 r+d%*Dx  
 探测器 vm 1vX;  
— 视觉感知的仿真 |3QKxS0  
— 高帽，转换效率，信噪比 x^xlH!Sc  
 建模/设计 ~X)Aw3}F  
— 场追迹： 'z>|N{-xG  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 &O7]e3Ej  
Xu2:yf4No*  
2. 系统说明 hZ[,.  
aF]4%E  
+?DP r  
v[A)r]"j"M  
3. 建模&设计结果 Hj2E-RwG  
|W:xbtPNy  
不同真实傅里叶透镜的结果：
bM+}j+0  
luY#l!mx3  
..)O/g.  
*@^9]$*$  
4. 总结 X
y5#wDRC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 g\ilK:r}  
PuYAoKG  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。  _xjw:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (_Ph{IN  
A]c'`Nf  
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。 wxS.!9K  
PFq1Zai}n|  
应用示例详细内容 .hPk}B/KV  
+" |?P  
系统参数 N`,ppj  
J2W#vFe\  
1. 该应用实例的内容 BE>^;`K  
Qqm'Yom%T  
' d' Dlg  
8A'oK8Q  
~>6d}7xs  
2. 仿真任务 {wA(%e3_  
0wQ'~8  
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。 UNY O P{  
y=.`:EB9b  
3. 参数：准直输入光源 }w&W\g+E$  
1u>[0<U~E  
%dn!$[D@  
s3<gq x-&r  
4. 参数：SLM透射函数 GO4IAUA  
lrQNl^K}=  
#$n >+lc  
5. 由理想系统到实际系统 tx`gXtO$  
[/
E|n[Bx  
>L4q>S^v  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ]WFr5  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 1zIX $A  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 IE]? WW5  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 KJ (|skO  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Y.yi
Uf/Q  
U-+o6XX  
)?y${T
 
1egq:bh  
<Fo~|Nh|  
应用示例详细内容 '<=77yDg  
<DR$WsDG  
仿真&结果 BcXPgM!Xqz  
tEuVn5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 >uLWfk+y1  
>dK# tsp  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 d#(ffPlq  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 3R>"X c  
 为优化计算加入一个旋转平面 t4d^DZDh!  
F%< ZEVm  
.RW&=1D6  
dp}s]`x+  
2. 参数：双凸球面透镜
)gVz?-u+D  
&TTvX%T  
.~O- <P#  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 *q-VY[2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 vC^U
l  
 参数是对应波长532nm。 n:"0mWnL$y  
 透镜材料N-BK7。 PRal>s&f  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 lJvfgP-j  
"W^+NeLc  
q:cCk#ra  
`c)[aP{vN  
6w`.'5  
7TtDI=f  
3. 结果：双凸球面透镜 ]y9u5H^  
##6u  
oL U!x
 
 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。 }vxRjO,  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 z!G?T(SpA  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Z~AgZM R  
Z'~/=a)7  
s5\<D7  
uOAd$;h@_Z  
H0\',X  
4. 参数：优化球面透镜 fl8eNiE|  
%bp'`B=  
FtW=Cc`hC_  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 C1==a FD  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 MX"M2>"pT  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 m1D,#=C,_  
 透镜材料同样为N-BK7。 ThY\K>@]  
14`S9SL{V  
\E1CQP-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .6c Bx  
p`Ok(C_  
6!@p$ pm)a  
GdM|?u&s"  
5. 结果：优化的球面透镜 LfvNO/:,  
u p zBd]  
e$`;z%6y  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 e7yn"kd  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 jZk dTiI  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 W0S\g#  
Ip0`R+8  
*JOp)e0b  
1()pKBHf  
6. 参数：非球面透镜 W[LQ$uj  
&`}d;r|yn1  
C:_-F3|]cJ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 HggINMG  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 J;k8 a2$_  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 [5PQrf~M
o  
a+B3`6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 YRu/KUT$ 7  
-n:;/ere7-  
*-3*51 jW  
Iv{uk$^7S  
B$G9#G6pZ  
7. 结果：非球面透镜 UW Px|]RC  
[33=+Ca  
|[@v+koq  
 生成期望的高帽光束形状。 <Q8d{--o  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 MFz6y":~  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ;73{n*a$  
~3$:C#"Dl  
^3C%&  
,_bG'Hmt  
8"ulAx74>  
8. 总结 g6H`uO  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 r@CbhD  
{3BWT  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 dF^`6-K1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *>T@3G.{Rm  
o;v
_vCLO  
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。 2U
3WH.o  
#;\tgUQ  
扩展阅读 Me-H'Mp~  
&g!yRvM!;Q  
扩展阅读 ,o\~d?4  
 开始视频 v{) *P.E  
-     光路图介绍 8*sP  
 该应用示例相关文件： ej[Y `N  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 5ZjM:wrF|  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 qSQsY:]j0  
5r^u7k  
7Pr5`#x#  
QQ：2987619807 5Y5N