[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) X.O
Na_  
应用示例简述 eLwTaW !C  
1. 系统细节 M-NV_W&M  
 光源 71#I5*8  
— 高斯激光束 -71dN0hWh  
 组件 qLncn}oNM  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 d{et8N  
— 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 ^n#1<K[E  
 探测器 F Kc;W  
— 视觉感知的仿真 Dz!fpE'L  
— 高帽，转换效率，信噪比 BE&B}LfvfO  
 建模/设计 *IlaM'[*  
— 场追迹： z^o1GY  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 n<Svwa}  
|( (zTf  
2. 系统说明 8pM>Co!  
Gx?+9CV  
QVZD/shq  
{-9jm%N  
3. 建模&设计结果 nU+tM~C%a  
J )BI:]m  
不同真实傅里叶透镜的结果： -7WW[ w  
C7T(+Wd!,  
->-*]-fv[L  
< (RC|?  
4. 总结 :&}odx!-!C  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 g1(Xg.  
[\)oo  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 W#_/ak$uF*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 hf!|\f  
k'`m97B  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Q_*_?yf  
N;F)jO xsl  
应用示例详细内容 G@!z$  
f<i7
@%  
系统参数 N5|Rmfo1  
CR4rDh8za  
1. 该应用实例的内容 m!XI{F@x  
@ \.;b9  
;N+$2w  
TL= Y
QA  
sfp,Lq`  
2. 仿真任务 G" b60RQ  
W:&R~R  
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。 wbbqt0un  
x9>\(-u
U  
3. 参数：准直输入光源 Gtv,Izt  
pvWau1ArNq  
OQ/<-+<
w  
@54*.q$  
4. 参数：SLM透射函数 ]>##`X  
oqkVYlE  
]7sx;KFv  
5. 由理想系统到实际系统 FD7H@L5
 
A)nW  
n_[i0x7#  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 P=AS>N^yaL  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 XY7Qa!>7j  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 @`u?bnx]e  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 uE_c4Hp  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 3
3l>{
(y  
hi{%pi&!T  
`cP <}^]  
e]+OO g&  
3EFD%9n  
应用示例详细内容 <T,
A&`/  
8``;0}'PC  
仿真&结果 S[M4ukYK  
u.|~   
1. VirtualLab中SLM的仿真 UP1?5Q=H]Q  
d<p2/aA  
 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)。
Y8s;w!/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 rp! LP#*  
 为优化计算加入一个旋转平面 s}x>J8hK  
bPD)D'Hs  
IxSV?k   
hAR? t5c  
2. 参数：双凸球面透镜 ZwI 1* f  
@_'OyRd8  
To"dG&h  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 g9tu%cIkR  
 由于对称形状，前后焦距一致。 QezSJ io  
 参数是对应波长532nm。 I %_MV  
 透镜材料N-BK7。 I?Y d   
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 oVkq2  
uF(k[[qaiN  
x2wg^$F*oO  
'8`T|2  
Z_z#QX>=D  
7Ur?e
p  
3. 结果：双凸球面透镜 B+VuUt{S  
z MdC  
SBKeb|H8  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ?qHF}k|  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 TYS\95<  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 E:A!wS`"  
cf8-]G?tK  
T{MC-j _T9  
Ueyw;Y  
=V$j6  
4. 参数：优化球面透镜 iLq#\8t^  
*K!++k!Ixa  
~uaP$*B[  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。
cy3ww})  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 D&{ *AH%Q  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Hhv$4;&X  
 透镜材料同样为N-BK7。 U{1z;lJ  
Df=q-iq<{/  
QX
Q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 D[Iqn  
Vu]
h4S:  
}C6@c1myq-  
ey1Z/|  
5. 结果：优化的球面透镜 Z!\@%`0$  
:EHQ .^  
l8wF0|  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -CBD|fo[h  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 R_e)mkE  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 P#tvm,  
I-:`cON=G  
p5*lEz|$  
#ooc)),  
6. 参数：非球面透镜 |-kEGLH[*V  
kV)'a  
n(&*kfk  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 4;<DJ.XlN=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ])$S\fFm  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 XVUf,N,  
S<oQ}+4[~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 D VwCx
^  
\C/z%Hf7-  
f=ib9WbR#  
njMLyT($  
5u,sx664  
7. 结果：非球面透镜 YvTA+yL  
xH$%5@~  
S}gD,7@  
 生成期望的高帽光束形状。 dF,DiRD  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 2LhE]O(_"  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 *Mi6  
)BLmoJOf  
*Q/E~4AW|t  
lG]GlgSs  
7Po/_%  
8. 总结 . bG{T|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 NgxO&Zp  
M[,^KJ!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *|'}v[{v^9  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +"=~o5k3Q  
`@$YlFOW  
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。 MZ^Ch   
Y n>{4BZ>#  
扩展阅读 P1QB`&8F  
liG~
y|  
扩展阅读 Qa?QbHc  
 开始视频 tJ>d4A;8x  
-     光路图介绍 jr1Se9u D  
 该应用示例相关文件： @7|)RSBQz  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 g =\13#F  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 X,53c$  
bV7QVu8  
^K>pT}u  
QQ：2987619807 \[E-: