[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) FCO5SX#-g  
应用示例简述 |M&i#g<A;  
1. 系统细节 N~I2~f  
 光源 o#(z*v@  
— 高斯激光束 m|mY_t  
 组件 }*vUOQQp*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 88c-K{}3  
— 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 \;w$"@9  
 探测器 ) xRm  
— 视觉感知的仿真 N^i<A2'6S;  
— 高帽，转换效率，信噪比 NyHHK8>  
 建模/设计 iq s  
— 场追迹： "r@f&Ssxb  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ];@"-H  
~pM\]OC  
2. 系统说明 FFE IsB"9  
Z.9?u;  
t{)Z$)
'  
w7n6@"q  
3. 建模&设计结果 Yt^<^l77D  
Be?b| G!M  
不同真实傅里叶透镜的结果： &S\q*H=}i  
 XL@Y!  
"YIrqk
 
K(*QhKX  
4. 总结 ["FC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 n,KOQI;  
I'"b3]DXG  
 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&6c`az8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #ma#oWqF}  
8Lm}x_  
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。 uc6;%=%+  
V0'T)  
应用示例详细内容 t- Rp_2t  
!'-K>.B  
系统参数 }(}+I}&~  
?QzA;8H  
1. 该应用实例的内容 K \?b6;ea  
Rg/*)SK
j  
,,*i!%Adw  
5k&tRg  
`1I@tz|  
2. 仿真任务 gQpF(P  
mDn*
v( f  
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。 ts2;?`~  
BIx Z4Ft  
3. 参数：准直输入光源 eURy]  
eBZ^YY<*g  
TF)OBN~/  
%m\dNUz4g  
4. 参数：SLM透射函数 \Qp #utC0s  
l.tNq$3pS  
n0o'ns  
5. 由理想系统到实际系统 g.CUo:c  
!E\xn^  
E1,Sr?'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 f< A@D"m/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?sb Ob  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 #lA8yWxr  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >eHSbQu/Bu  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !L3M\Q0  
&_Py{Cv@Dw  
Nr.maucny  
'\[o>n2  
.]_Ye.}  
应用示例详细内容 A aLj.HR  
E;l|I A/7  
仿真&结果 -7_`6U2"  
x"kc:F  
1. VirtualLab中SLM的仿真 kj(Ko{  
RfP>V/jy5  
 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)。 {3RY4HVT?  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 11Kbj`sRZ  
 为优化计算加入一个旋转平面 n[zP}YRr  
]fH U/%  
9Vp|a&Ana  
/rsr|`#  
2. 参数：双凸球面透镜 )9sRDNr  
~GL"s6C$`;  
G\8ps~3T  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 a9rn[n1Q  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ,Y~{RgG  
 参数是对应波长532nm。 (;1FhIi&  
 透镜材料N-BK7。 #*^vd{fl  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +dWx?$n  
,o(7z^1Pe;  
y~)rZ-eSB  
F.P4
c:GD  
57/9i> @  
n-m+@jRz  
3. 结果：双凸球面透镜 J 00<NRxj"  
N>z<v\
`  
v,t&t9}/  
 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。 !,}W|(P)  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
A^+G w\  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 )zK`*Fa az  
b>|3?G  
k%w5V>]1  
[jl'5ld  
b&.j>=  
4. 参数：优化球面透镜 :>gzWVE<  
~.qzQ_O/  
Lq@pJ)a  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 DXPiC[g]  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 uWw4l"RK`  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ajIgL<x  
 透镜材料同样为N-BK7。 VO ^[7Y  
(fON\)l  
T:+%3+;a  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 HA%%WSuf  
mG[S"?C  
@vWC "W  
\tFg10  
5. 结果：优化的球面透镜 d#:&Uw  
+pU\;x  
}>vf(9sF`  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 )/FB73!  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 W69 -,w/  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 l1^/Q~u  
0-~Y[X"9.  
J_tj9+r^  
eCB(!Y|  
6. 参数：非球面透镜 q0Fq7rWP  
]@OGp:Hz  
IWeQMwg  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 bX#IE[Yp}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,)mqd2)+"  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 P 3uAS  
=jvM$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )|`eCzCB  
CC1\0$ /  
frS1<+  
p2}$S@GD  
J<x?bIetj  
7. 结果：非球面透镜 .$b]rx7$~  
grEmp9Q ?  
XQ.czj  
 生成期望的高帽光束形状。 :+ksmyW  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 7kU:91zR  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Ms5m.lX  
Z;shFMu  
Bb[%?~ E!  
Lv@JfN"O  
R?Y#>K  
8. 总结 [ P\3XSR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 fLK*rK^{"  
v0!>":  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 KZO!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7"F w8;k  
D+{h@^C9Z  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 C5QPt  
2<}^m/}  
扩展阅读 xP3_  
y XZZ)i_  
扩展阅读 {\22C `9t  
 开始视频 }h<\qvCcU  
-     光路图介绍 lbrob' '+  
 该应用示例相关文件： v'*  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 kvs^*X''Ep  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ";B.^pBv@;  
%Qc#v$;+J  
}xTTz,Oj$  
QQ：2987619807 DG8]FhD^b