[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) .]e6TFsrO  
应用示例简述 ?8,N4T0)  
1. 系统细节 A pjqSz"  
 光源 d>`(.qvxR  
— 高斯激光束 ,>UmKrYo  
 组件 68c;V
b  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 h(8;7}K  
— 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 JKT+ q*V  
 探测器 DXz8C -  
— 视觉感知的仿真 s4$m<"~  
— 高帽，转换效率，信噪比 .V3Dql@z"  
 建模/设计 )/Xrhhx  
— 场追迹： 0w['jh|,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Gx!RaZ1  
I7PWOd  
2. 系统说明 ]R{"=H'  
Rdg0WT*;j  
?03Zy3/  
y|Y3,s  
3. 建模&设计结果 N ]7a=  
}AiS83B  
不同真实傅里叶透镜的结果： [U(&Ae0V>  
w)eQ'6Vu  
x#0@$  
vEe  
4. 总结 $cOD6Xr)d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <u?hdwW\  
j$|C/E5?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0o|,& K  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -b)zira  
rgzI  
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。 N&ql(#r  
MJ9SsC1  
应用示例详细内容 Au._n,<  
>.hGoT!_k  
系统参数 ,Q#tA|:8j  
p\_qHq\;j  
1. 该应用实例的内容 lq8ko@  
YaZt+WA  
eH!|MHe  
RpK,ixbtA+  
z83:a)U  
2. 仿真任务 8}oDRN!
J  
z#J/*712  
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。 ,N7
l/6  
<Ihed|  
3. 参数：准直输入光源 ^1,Eo2yN  
K}=8:BaUL  
Z)O>h^0  
q3-;}+  
4. 参数：SLM透射函数 <SM&VOiaOz  
uP=_-ZUW  
inv{dg/2  
5. 由理想系统到实际系统 FJ%R3N\  
4EhBpTg  
b)hOz
x  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 7x7r!rSe,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 _{`'{u  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Y
eE
xjC  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 DET!br'z5  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 'Tf#S@o  
5-5(`OZ{'  
F}B/-".^  
S[hJ{0V  
v8vh~^X%P  
应用示例详细内容 k *;{n8o?)  
B mBzOk^  
仿真&结果 ;*4tVp,  
=7]Q6h@X  
1. VirtualLab中SLM的仿真 d+m6-4[_k  
J]Gc  
 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)。 +z jzO]8  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 UGC|C F2K  
 为优化计算加入一个旋转平面 }M9DqZ;I  
p]
V-<
 
^Q)gsJY|I  
@Uj_+c q  
2. 参数：双凸球面透镜 Z:o 86~su  
;c m wh<  
rGn5Q
V  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ngkeJ)M0$  
 由于对称形状，前后焦距一致。 vBnKu  
 参数是对应波长532nm。 nhQ44qRgQ  
 透镜材料N-BK7。 61+pryW%g  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Y0L5W;iM  
=wlm  
>0<KkBH  
bco[L@6G$  
8MeO U  
S QM(8*:X  
3. 结果：双凸球面透镜 17n+4J]  
/8WpX  
j""y2c1  
 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。 }[KDE{,V  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 tJh3$K\  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;vI*ThzdD  
EBIa%,  
ph8Jn
+|E  
hP4)8>  
'?`@7Eol  
4. 参数：优化球面透镜 ER;lkF`RF  
h=K36a)  
\
C+*loLs  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ^z*):e  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ~E<PtDab  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 (?!(0Ywbg  
 透镜材料同样为N-BK7。 ebO`A2V'(  
xqQ~|  
E~<(i':  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~}7$uW0ol  
'&.)T2Kw  
Qc&-\kQ:$u  
_uO!N(k.  
5. 结果：优化的球面透镜 z\Pe{J  
xs2,t*  
f%Z;05  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 TbKP8zw{  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ~),;QQ,  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >bX-!<S  
k9^+9P^L  
9S:
{  
Ism^hyL  
6. 参数：非球面透镜 .])>A')r  
cX|[WT0[I  
zp7V\W; &  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 XD$
%  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 QMXD9H0{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 e5qrQwU  
u%6Irdx  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 c N02roQl  
0`VD!_`  
YVQ_tCC_!  
zdxT35h  
8 3z'#  
7. 结果：非球面透镜 dWsT Jyx~  
B`?N,N"  
5y1or  
 生成期望的高帽光束形状。 X+]L-o6I2  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 7=7!| UV  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 pY+.SuM  
:r1;}hIA9  
9">zdFC'  
BA~a?"HS  
82j'MgGP  
8. 总结 fH{9]TU_:  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uL2"StW  
5x*5|8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ! (2-(LgA  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?TvQ"Y}k  
SQq6X63 \  
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。 ?8 SK\{9r6  
DJmoW  
扩展阅读 BQyvj\
uJ  
*ZGX-+{  
扩展阅读 6OfdD
.y  
 开始视频 z=ML(1c=  
-     光路图介绍 GE%2/z p  
 该应用示例相关文件： -'I _*fu  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 UH5w7M  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 PV?]UUc'n<  
w- UKMW9"  
3^!Hl8P7  
QQ：2987619807 uWUR3n