[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) $lg{J$ h8  
应用示例简述 $U"pdf  
1. 系统细节 L\q-Z..  
 光源 xHe"c<  
— 高斯激光束 _~ 3r*j  
 组件 Bo;{ QoB  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
C6qGCzlG`  
— 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 Lb~' I=9D  
 探测器 13A~."b  
— 视觉感知的仿真 a>&dAo}  
— 高帽，转换效率，信噪比 2>g!+p Ox  
 建模/设计 s=Xg6D  
— 场追迹： %zN~%mJ
G  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Q"K`~QF"  
;P^}2i[q>[  
2. 系统说明 z8j7K'vV1  
y>c Yw!  
jEm=A8q  
^nLk{<D35  
3. 建模&设计结果 )BZ6QO`5n  
>$7{H]  
不同真实傅里叶透镜的结果： Hq|{Nt%Q  
2LS91  
C8y[B1Y  
2p
~G][  
4. 总结 7 b{y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nnTiu,2R  
U:gvK8n  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 t\O#5mo  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 f%yNq6l  
QwLSL<.  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Ej<`HbJ'Q  
jpZ 7p;  
应用示例详细内容 {d%hkbN+{  
@&GY5<&b  
系统参数 Fnuheb'&m  
m,Mg  
1. 该应用实例的内容 j07b!j:"\}  
]Aj5 K  
]'<"qY  
u6 4{w,  
EJ(z]M`f  
2. 仿真任务 #<vzQ\~Y  
IO"q4(&;P4  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 V]/$ dJ  
:M.]-+(  
3. 参数：准直输入光源 @Py?.H  
G4%dah 5  
< Q6  
?>mpUH  
4. 参数：SLM透射函数 4{%-r[C9k  
W{t-UK   
ue -a/a  
5. 由理想系统到实际系统 {*X|)nr  
@DlN;r?Cv  
D 1(9/;9  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 [ub)`-6 u  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?+L7Bd(EF%  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 N`LY$U+N|  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ~sTn?~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Is!+`[ma  
.K+5k`kd  
 /EwNMU*6  
CIQ9dx7>  
cUwR6I9  
应用示例详细内容 T!|-dYYI  
ygxaT"3"=  
仿真&结果 Q7_#k66gb7  
r|3<UR%  
1. VirtualLab中SLM的仿真 twp~#s:\z  
uExYgI`<%&  
 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)。 =g)SZK  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 h4c4!S  
 为优化计算加入一个旋转平面 $SU<KNMZ  
>~uKkQ_p  
c22L]Sxo  
E :UJ"6  
2. 参数：双凸球面透镜 LHs^Xo18  
|^O3~!JP(>  
hYVy65Ea  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 zI_pP?4;.q  
 由于对称形状，前后焦距一致。 MaP-   
 参数是对应波长532nm。 3
#idXc  
 透镜材料N-BK7。 jtPHk*>^wu  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 rrl{3
?  
@Z89cTO  
9)'wgI#  
BWzo|isv  
2`
V(w[zTr  
B";Dj~y  
3. 结果：双凸球面透镜 l'?(4N  
la{o<||Aq  
Lp{/  
 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。 WISeP\:^  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Olr'n% }  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ]gVW&3ZW  
muKjeg'b  
$ 3R5p  
6g"qwWZp  
2l+t-  
4. 参数：优化球面透镜 U-#vssJhk  
v#9Uy}NJ9  
oi%IHX(`  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 (o!i9)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 / 16 r_l  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 f4^\iZ{`G  
 透镜材料同样为N-BK7。 _p%@x:\  
r?WOum  
%D[6;PT  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !-8y;,P  
$3(E0\#O  
0fx.n  
`W%R  
5. 结果：优化的球面透镜 jk5C2dy  
qhNYQ/uS  
nk+9J#Gs  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 - S%8  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 BSg3  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 IR"=8w#MP  
/?:q9Wy  

y&2O)z!B  
xOc&n0}%  
6. 参数：非球面透镜 gm}zF%B"  
*YWk.  
4M>EQF&  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9j$J}=y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 rv%^2h<&  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ?I 7hbqQd  
8&v%>wxR@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G\ /L.T  
fCi1JH;  
- s0QEQ  
@BqSu|'Du,  
U_5

\FM  
7. 结果：非球面透镜 FMAt6HfU  
sT>l ?L  
uG4Q\,R  
 生成期望的高帽光束形状。 ./}W3  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 RGLi#:0_.x  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 5}`e"X  
iIU>:)i  
<*DP G\6Ma  
+JY]J89  
>~\CiV4^  
8. 总结 r'& 6P-Vm  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F vHd`  
_E xd:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 pAc "Wo(Q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 RU,!F99'1  
tCr?!Y~  
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。 (?~*.g!  
G!w?\-  
扩展阅读 8\CmM\R  
"$|ne[b2  
扩展阅读 J.n-4J#@  
 开始视频 r
r(UE  
-     光路图介绍 yx/.4DW1Ua  
 该应用示例相关文件： w&LL-~KI+  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 9d&}CZr  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 NU!B|l  
]nQ(|$rW  

C9E@$4*  
QQ：2987619807 A@JZK+WB}