[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) UsCaO<A  
应用示例简述 Hkf]=kPy*  
1. 系统细节 3_&s'sG5  
 光源 F
[B=sI  
— 高斯激光束 8h=K S   
 组件 yYTOp^  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 3<1x>e2nT  
— 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 #*S.26P^4  
 探测器 f"4w@X2F  
— 视觉感知的仿真 Hh&qjf  
— 高帽，转换效率，信噪比 Aeq^s  
 建模/设计 ~?iQnQYI  
— 场追迹： B oiS  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 tHM0]Gb}  
`O%
O[  
2. 系统说明 k2#|^N  
w)R5@ @C*  
}P\6}
cK
 
L{XW2c$h  
3. 建模&设计结果 +KTHZpp!c2  
rzvKvGd#N  
不同真实傅里叶透镜的结果： _1YC9}  

\IqCC h  
wIWO?w2  
d+ [2Sm(7  
4. 总结 I;UT;/E2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 00r7trZW^  
e)XnS'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?jvuTS2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;R@D  
[;~"ctf{  
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。 h$6~3^g:P  
aej'cbO  
应用示例详细内容 r'o378]=  

cT;Zz5  
系统参数 j^hLn>  
rrphOG  
1. 该应用实例的内容 mGJRCK_  
{/,AMJ<:G]  
i;juwc^n}  
Pl2eDv-y  
a#9pN?~  
2. 仿真任务 {r5OtYmpR  
Tv 5J  
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。 q_9 tbZ;  
<:8Ew  
3. 参数：准直输入光源 4_$.gO  
_w'_l>I  
0f'LXn  
jmP;(j.|  
4. 参数：SLM透射函数 8f65;lyN  
iHvWJ<"jR  
@*|T(068&  
5. 由理想系统到实际系统 
q)AX*T+  
+B&+FGfNU  
Oi-%6&}J  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 d
t"&  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 } .<(L  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 nI1(2a1  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ~_g{P3  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 lJT"
aXt'M  
!DF5NAE  
)%lPKp4]  
cRWB`&  
S.<4t*,  
应用示例详细内容 `82Dm!V  
%hdjQIH  
仿真&结果 ZNL+w4  
KCH`=lX  
1. VirtualLab中SLM的仿真 pUW7
p  
3=*ur( Qy  
 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)。 t%<y^Wa=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Tf?`_jL  
 为优化计算加入一个旋转平面 (vvD<S*  
:fq4oHA#  
Zs,6}m\  
9jM7z/Ff  
2. 参数：双凸球面透镜 6E9/z  
8B5WbS fL^  
KDH<T4#x  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 vbZ!NO!H  
 由于对称形状，前后焦距一致。 1X9s\JKQ  
 参数是对应波长532nm。 hhFO,
  
 透镜材料N-BK7。 ^Xu4N"@  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 LhM$!o?W  
~P;A 9A(k  
;K%/sIIke  
Z&P\}mm  
0r8Wv,7Bo  
NK(_ &.F
 
3. 结果：双凸球面透镜 ~!cxRd5;F  
%qTIT?6'  
1xkrhqq  
 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。 )feZ&G]  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 siT`O z|,  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 jIVDi~Ld  
w*;"@2y;eY  
xgpf2y!{  
VxARJ*4=Y  
aql8Or1[  
4. 参数：优化球面透镜 bS954d/  
dM P'Vnfj  
A^A)arJS  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 %~gI+0HK  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 L[,19;(  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 cCNRv$IO\  
 透镜材料同样为N-BK7。 ^NRf  
22U`1AD3U  
XoL DqN!  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 
Pd(_  
FF!PmfF'  
n|XheG7:  
G -+!h4p  
5. 结果：优化的球面透镜 J%M
[8  
SgehOu  
|D%mWQng  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ~1[n@{*:(  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 L$.3,./  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Ke?,AWfG  
hqmE]hwc  
X;Sb^c"j1  
ahy6a,)K~  
6. 参数：非球面透镜 NRx I?v  
}2Euz.0  
^\?Rh(pu  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 =!xX{o?64  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 #Lp}j?Y  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ?+^p$'5
 
$?bD55  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 MGt>:&s(]  
UeLO`Ug0;  
,w H~.LHi  
Qz#By V:  
G8klWZAJ  
7. 结果：非球面透镜 k%i.B  
V|$PO Qa3  
6[c|14l  
 生成期望的高帽光束形状。 bvB'
,yBZ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 e5P9P%1w  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 G2)F<Y  
}&e HU  
KvPCb%!ZP  
c {%mi  
}6/M5zF3  
8. 总结 'ET];iZ2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Kw"y#Ys]  
X )tH23  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 MK)}zjw  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \&;y:4&l8  
j2UQQFh  
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。 UGy3B)  
i\ X3t5  
扩展阅读 ]0ErT9  
WcNQF!f  
扩展阅读 ,v>;/qm  
 开始视频 3zD#V3=  
-     光路图介绍 :VZS7$5  
 该应用示例相关文件： "T5oUy&i  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 9$;5J  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 AG=PbY9  
TZt;-t`  
T:X
*  
QQ：2987619807 XxS#~J?:_