[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) r<DPh5ReY  
应用示例简述 K}p0$Lc  
1. 系统细节 k8,s<m  
 光源 9T<k|b[6  
— 高斯激光束
FaKZ|~Y e  
 组件 +9.GNu  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 LKg9{0Y:  
— 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 -gv[u,
R  
 探测器 .i1|U8"X  
— 视觉感知的仿真 5YXMnYt9  
— 高帽，转换效率，信噪比 Sd\oL*lN  
 建模/设计 & z5:v-G?  
— 场追迹： yp<)v(8|'  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ob9=/ R?i  
>KJE *X@s  
2. 系统说明 )IKqO:@  
UGP&&A#T-  
;ao <{i?
 
Q$Q:Jm53  
3. 建模&设计结果 K"Gea`I  
]!2[kA-  
不同真实傅里叶透镜的结果： H5be5  
^j2z\yo  
1/A|$t[  
1|$J>  
4. 总结 9jllW[`2F  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _Bh
d@S!  
5oo6d4[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 xN6}4JB  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4Td)1~zc3  
22`e7  
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。 ;bFd*8?;  
M%5_~g2n'\  
应用示例详细内容 :e\M~n+y  
uC2qP)m,^  
系统参数 i1!Y{  
0bjZwC4J  
1. 该应用实例的内容 +[pJr-k  
vhN6_XD  
7/dp_I}cO  
}+F@A`Bm&  
4hW:c0  
2. 仿真任务 . Fm| $x  
i"n1E@  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 'r}y{`3M  
0&c<1;  
3. 参数：准直输入光源 GQ*or>R1  
0kaMYV?  
3vEwui-5  
4r9AUmJqw  
4. 参数：SLM透射函数 E/_n}$Z  
`-5gsJ  
#2%8@?_-M  
5. 由理想系统到实际系统 KD'}9{F,  
3H%bbFy  
TtgsM}Fm  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;s5JYR  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 f_IsY+@  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :*J!  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 5w</Ga  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ~_ko$(;A  
4cDe'9 LA  
<M\#7.](  
MFqb_q+  
L"( {6H  
应用示例详细内容 /=KE
M gI?  
4"Mq]_D  
仿真&结果 t5EYu*  
mA5sK?W  
1. VirtualLab中SLM的仿真 COA>y?  
hdYd2 j  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 SI7r`'7A'  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 _]us1  
 为优化计算加入一个旋转平面 'w_Qs~6~{  
#X0Y8:vj  
,6x>gcR  
;;Jx1Q  
2. 参数：双凸球面透镜 :%IB34e  
=@MJEo`D  
v+'*
.Iv:  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 a!,X@5  
 由于对称形状，前后焦距一致。 \Z-Fu=8J8^  
 参数是对应波长532nm。 2W;2._  
 透镜材料N-BK7。 "fu@2y4^  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 %ejq|i7  
&,$N|$yK}|  
_[N*k"  
mH )i  
Z5[g[Q  
{
}BAQ9|q  
3. 结果：双凸球面透镜 @R;&PR#5  

U=[isi+7  
}`]Et99Q5  
 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。 F:LrQu  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 A
m#Pa,g  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 euET)Ccq  
^O&&QRH~w  
RJdijj  
Xl E0oN~{  
x}#N?d
  
4. 参数：优化球面透镜 5X:3'
*  
|?ZNGPt  
Xi!e=5&Pa  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 u"DE?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @su!9]o  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 @6H7  
 透镜材料同样为N-BK7。 LXf|n  
j)#GoU=w  
i_av_I-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }l_8~/9  
f0*_& rP  
uS!V_]  
V9wL3*  
5. 结果：优化的球面透镜 E|W7IgS  
_!9I f  
T[2<_nn=  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 kv<(N  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 hd)WdGJp
  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $}=r45e0K  
'a>D+A:  
`tl-] ^Y2  
3!i{4/  
6. 参数：非球面透镜 x\YVB',h  
^grDP*;W  
2%)~E50U  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @[{5{ y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ?
5ws
gP^  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 (t,mtdD#1  
LVdtI  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 l
HE+o;-  
EBpg  
]hZk#rp}  
VOT9cP^6  
l`a_0  
7. 结果：非球面透镜 8#HQ05q>  
M%s!qC+  
ovaX_d)cU  
 生成期望的高帽光束形状。 ,Bj]j -\Y  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =nlj|S ~3  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 $paE6X^  
qos/pm$
&i  
YB(8 T"  
ed#>q;jX  
o5G]|JM_  
8. 总结 W9{y1,G9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .GWN~iR(  
?\zyeWK0L  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _S CY e  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 pqe%tRH{  
LYTnMrM  
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。 kD6Iz$tr  
bn
V)f<  
扩展阅读 ".?y!VY  
?i}wm`  
扩展阅读 GqgJ]m  
 开始视频  !>Q{co'  
-     光路图介绍 `!ZkWF6  
 该应用示例相关文件： b(> G  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ^[v>B@p*{  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 |RDE/  
mFE7#OM  
_,w*Rv5=  
QQ：2987619807 ozA%u,\7k