[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) F.?^ko9d  
应用示例简述 |OUr=b  
1. 系统细节 W7S`+Pq  
 光源 <E|i3\[p  
— 高斯激光束 h:<pEL  
 组件 !GURn1vcAe  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 n
xKV7d@R  
— 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 .4Jea#M&x  
 探测器 -k|r#^(G2  
— 视觉感知的仿真 %/CCh;N#  
— 高帽，转换效率，信噪比 Im+<oZ  
 建模/设计 PiMh]  0  
— 场追迹： ux& WN ,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ib0M$Y1tIS  
=m:xf&r#  
2. 系统说明 *@S:f"i  
,H2[["1DH
 
.v9#|d d+  
G}&B{Ir  
3. 建模&设计结果 =[FNZ:3  
PzWhB* iBR  
不同真实傅里叶透镜的结果： 1CU-^j  
;x$,x-  
!<Ma9%uC{  
93$'PwWgiF  
4. 总结 0WaC.C+2i  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 eqb8W5h'  
s%2w&Us*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 D kl4^}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }Ry:})  
:$~)i?ge<5  
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。 fr#Y<=Jo  
lRF04  
应用示例详细内容 k(pI5N}pJZ  
J70#pF  
系统参数 Wl/oun~o  
2w>WS#  
1. 该应用实例的内容 'X d_8.  
Z,^`R] 9  
/bv1R5  
xeF0^p7Z  
S}f3b N  
2. 仿真任务 brx 7hI  
y[:\kI  
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。 ON.C%-T-  
9fj3q>Un,  
3. 参数：准直输入光源 u9ObFm$7  
2a|9D\  
%nk]zf..  
{4J:t_<nKO  
4. 参数：SLM透射函数 {}kE=L5  
cVYDO*N2T  

j*+[=X/  
5. 由理想系统到实际系统 %N$,1=0*  
r"sK@  
Q>Voa&tYn  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2fFZ70
Yh  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ]rGZ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :,Z'/e0&  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 6<X.]"u+E~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Q#w mS&$f  
/~~aK2{^X~  
%Xc50n2Z  
W^#
HR  
yw2Mr+9I  
应用示例详细内容 Hvqv
ggfi  
dO]N&'P7  
仿真&结果 2[!#Xf  
w=Ai?u  
1. VirtualLab中SLM的仿真 <LL+\kfTZO  
ko<u0SjF)u  
 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)。 KmS$CFsGL  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 j3>0oe!  
 为优化计算加入一个旋转平面 e.-+zkQ8EI  
eajctkzj  
k{\wjaf)  
(=&z:-52V  
2. 参数：双凸球面透镜 qLC_p)  
%87D(h!.I4  
mV!Ia-k  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 LX f r  
 由于对称形状，前后焦距一致。 }_Y&kaM  
 参数是对应波长532nm。 :&SvjJR  
 透镜材料N-BK7。 ^97u0K3$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ?R-4uG[(  
~-2%^ovB  
/B"FGa04p(  
@}9*rWJIE  
c{.y9P6  
cft/;Au{  
3. 结果：双凸球面透镜 D+4oV6}~  
P+ejyl,  
.-ihxEbzr  
 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。 T{WJf-pI  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 /Ne;K
dp  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 CgT5sk}
 
LV}Z[\?  
]bcAbCZ@  
,4W~CkLD  
!AR@GuQPE  
4. 参数：优化球面透镜 ?,XrZRF  
FYBW3y+AF&  
Z7]["  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9}-;OJe  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 B1^9mV'O  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 !LI 8Xk  
 透镜材料同样为N-BK7。 Cx~,wk;=  
`@<>"ff#F  
K&"ZZFd_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 hl}iw_e  
D9yAq'k$  
\]Bwib%h  
 " fXs
!  
5. 结果：优化的球面透镜 =w!>/#U  
eP(|]Rk  
iQd,xr  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 q%S^3C&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 kR0
/jEz C  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 =|+%^)E  
,vDSY N6  
S7B\mv  
Mq~g+` '  
6. 参数：非球面透镜 `8 Ann~Z|k  
tD^$
}u6  
\+Nn>wW.  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Kcu*Z  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 )U|0vr8:  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 U{,:-R  
1[] 9EJ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 SD_P=?  
|S6L[Uo  
j^5VmG  
M o?y4X  
dBm!`;r4  
7. 结果：非球面透镜 uqHI/4  
1xTNrLW  
BAIR!  
 生成期望的高帽光束形状。 gmUX 2x(  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 cj;k{Moc  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 mufXM(  
e;8nujdG"  
GIM'H;XG  
1v~1?+a\2  
wbQs>pc  
8. 总结 ^aI$97Li  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (z.4er}o  
jdf3XTw  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 h+DK .$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =/m$ayG  
ubs>(\`q"  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 frRO?  
"?=$(7uc  
扩展阅读 GdVrl[  
YZy%]i=1  
扩展阅读 qFE(H1hy  
 开始视频 Pi
5($cn  
-     光路图介绍 *v#Z/RrrA  
 该应用示例相关文件： +JejnG0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 (DQ ]58&  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 cU_:l.b  
aZ'(ar:  
LV8{c!"  
QQ：2987619807 Gp0yRT.