[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) vqf$("  
应用示例简述 taQE r2Zy  
1. 系统细节 niVR!l  
 光源 I`>U#x*  
— 高斯激光束 q}1ZuK`6  
 组件 }[*'  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 bp1AN9~  
— 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 Z6jEj9?O  
 探测器 V7ph^^sC}  
— 视觉感知的仿真 Uv^\[   
— 高帽，转换效率，信噪比 )8Va%{j  
 建模/设计 Fe+ @;  
— 场追迹： WWT1=#"  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 oFY!NMq}:  
boh?Xt-$  
2. 系统说明 Bq0 \T 0,  
gk]QR.  
W
J7|0qb  
Bd>~F7VWs  
3. 建模&设计结果 {(73*-~$  

R1jl<=  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8h)XULs2  
0=d2_YzSf  
1Pf(.&/9_  
Vej$|nF  
4. 总结 Zg;$vIhn  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t=_^$M,yr  
Qm%F]nyy  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 H=dIZ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *zfgO pK  
P rt} 01$  
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。 UD I{4+z  
ZWs  
应用示例详细内容 f^c+M~\JKj  
)U^=`* 7  
系统参数 A_9WSXR  
sXKkZ+2q  
1. 该应用实例的内容 <,d550GSm  

Bous d  
Ts iJK  
OATdmHW  
J0G@]H  
2. 仿真任务 +z >)'#  
Xxq
GsGx4  
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。 'r;mm^cS?  
 :Mx  
3. 参数：准直输入光源
Q=~"xB8  
p6M9uu  
Z
9{~t  
A=|XlP$6  
4. 参数：SLM透射函数 ,5DJ54B!  
;m/e|_4;y  
b UG,~\Z  
5. 由理想系统到实际系统 sEhvx+(  
9u=A:n\  
.?>Cav9:  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Y\xEPh  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 F!z0N&#  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 *dBy<dIy  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 sqkWQ`Ur  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 m*0YMS>Y |  
dab]>% M  
6F\ 6,E  
}~FX!F#oU  
M!&Hn,22  
应用示例详细内容 Met?G0[  
'u
,|*o  
仿真&结果 D:P(;  
hC
xg6e<[  
1. VirtualLab中SLM的仿真 *yq65yZi5  
?d')#WnC  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 (qn=BPI  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 o
|$D|E  
 为优化计算加入一个旋转平面 d)%WaM%V  
72HA.!ry  
K:Z$V  
)e(<YST  
2. 参数：双凸球面透镜 m^X51,+<  
*&U~Io"U  
aNbS0R>l  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tBo\R?YRs  
 由于对称形状，前后焦距一致。 y6(PG:L  
 参数是对应波长532nm。 h5?^MRZS  
 透镜材料N-BK7。 a~}q]o?j  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 l4C{LZ  
InPE_  
.7iRV  
HoI6(t  
:!gNOR6Lh  
(s8b?Ol/  
3. 结果：双凸球面透镜 l9K`+c+t  
\JLGw1F  
*-VRkS-G  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ^[<BMk  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 F5)`FM^R  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 s$Vl">9#  
)&6gju7(  
dx%z9[8~{.  
/wDf,Hduz  
7x)Pt@c  
4. 参数：优化球面透镜 Yf0 
KG  
=v2|QuS$  
fA=Z):w  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 "@ >6<(Ki  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 (/y8KG3  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 zt.kNb  
 透镜材料同样为N-BK7。 HxI6_>n^I  
i)#-VOhX)  
@9/I^Zk  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Y ^^4n$  
{FIzoR"  
ybaY+![*  
+p 6Ty2rz  
5. 结果：优化的球面透镜 aZ@pfWwa:  
*-0s `rC  
N{J
1C6  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 i/:L^SQAq  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 4`O[U#?  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。  _a09;C  
d4o ^+\  
M}] *
j  
[@@{z9c  
6. 参数：非球面透镜 WNR]GI  
$6Ma{rC|  
@O"7@%nu  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 uFr12ZFgK  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 t:wBh'K~R8  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 vQrxx  

>n7h%c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 HT<p=o'$Z  
wFMH\a  
; Y/nS  
)KZMRAT-  
-YNpHd/;,  
7. 结果：非球面透镜 !*]i3 ,{7v  
t6Iy5)=zY  
_E'?U  
 生成期望的高帽光束形状。 Pe`mZCd^  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 m6R/,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 i1evB9FZ1z  
UPtj@gtcY  
1PY]Q{r  
il^;2`]&  
8AR8u!;8  
8. 总结 FJn-cR.n  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4,y7a=qf3  
Pmv@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 bM?gAY]mB8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 U["0B8  
TcZ.5Oe6h#  
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。 7z?;z<VJ  
p]L]=-(qI  
扩展阅读 2^[dy>[y0  
YR'F]FI  
扩展阅读 N.*)-O  
 开始视频 sVx
}(J  
-     光路图介绍 puPI^6y%  
 该应用示例相关文件： 9#9 UzKX#  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 8"%Es  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 $w(RJ/  
9a*#r;R  
L{1sYR%s\  
QQ：2987619807 y#Dh)~|k