[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) /GIGE##1F  
应用示例简述 FBNLszT{L  
1. 系统细节 S)WxTE9  
 光源 AygdAg'\  
— 高斯激光束 vn^O m-\  
 组件 (XO=W+
<'  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [Y .8C$0  
— 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 z4:!*:.Asu  
 探测器 j%Au0k
 
— 视觉感知的仿真 X3:z=X&Zd  
— 高帽，转换效率，信噪比 1_]X  
 建模/设计 E(r_mF7:  
— 场追迹： [<RhaZz  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 V/ G1C^'/  
Jw;~$  
2. 系统说明 MeEa|.  
i<^
X z  
8!{*!|Xd  
?'MkaG0g  
3. 建模&设计结果 nHdQe  
h+Co:pr  
不同真实傅里叶透镜的结果： UA6id|G  
@Z~YFnEJi  
6!m#;8 4  
Z6Fu~D2Uy  
4. 总结 bej(Ds0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Te+(7 Z  
r N$0qo  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ,>a!CnK=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }HoCfiE=X  
wXQxZuk[  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 0~qc,-)3  
|H?t+Dyn)q  
应用示例详细内容 7S a9  
eP-|3$  
系统参数 o9eOp3w30  
( eTrqI`  
1. 该应用实例的内容
mJUM#ry  
)zr*Ecz  
}(nT(9|  
..)J6L5l  
[H}> 2Q  
2. 仿真任务 &u>dKf)5  
PILpWhjL$9  
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'99Esv`  
!O_G%+>5W  
3. 参数：准直输入光源 Ul}RT xJ
 
}=-0DSLVj  
o}rG:rhIh  
su%(!XJQpg  
4. 参数：SLM透射函数 B0@ Tz39=  
>w S'z]T9  
}>@\I^Xm,  
5. 由理想系统到实际系统 +S4n416K  
 i0=U6S:#  
dCd~]CI  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 4?R979  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 #Z%" ?RJ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 F)^0R%{C  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 E-z5mX.2  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 TjUwe@&Rw  
h&>3;Lj  
53i]Q;k[  
}DhqzKl  
E4X6f  
应用示例详细内容 "-Q+!byh  
AF'<  
仿真&结果 q1}!Okr"2  
Q~,Mzt"}W  
1. VirtualLab中SLM的仿真 h&0zR#t  
[^qT?se{  
 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)。 P 45Ir
ir  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 hXTfmFy{n  
 为优化计算加入一个旋转平面 ? :H+j6+f  
eAy,T<#  
r: K1PO  
I C  
2. 参数：双凸球面透镜 gm9*z.S\'  
Uy?jVPL  
E%mEfj7  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 .#( vx;  
 由于对称形状，前后焦距一致。 y]h0c<NP  
 参数是对应波长532nm。 9!( 8o  
 透镜材料N-BK7。 Aw#<:6-  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 m}"Hm(,6  
;R?@ D]  
h(
|T.  
?NMk|+  
p
<fCGU  
w!f2~j~  
3. 结果：双凸球面透镜 AQ,lLn+  
{-Y;!  
tV)CDA&Z  
 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。 *ID=X!v  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 6K.2VY#  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 a"jE\OZ{+s  
2) X#&IE  
Gx C+lqH#  
-XBZ1q  
&4?&tGi  
4. 参数：优化球面透镜 ~gI%lORqN  
 3xyrWl  
Q"&Mr+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 3TwjC:Yhv2  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 \|HtE(uCM1  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 m+c-"arIpA  
 透镜材料同样为N-BK7。 "^]gIQc  
xi (@\A  
<i~xJi%1#  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 NUsx
MhP  
D3Q+K  
zD{]3pg  
KIF9[/P  
5. 结果：优化的球面透镜 0Ui.nz j  

7#LIGr  
Sdq}?-&Sa  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 *Soi  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。
#NM)  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Cut~k"lv  
Fd9[Pe@?`  
Nv5^2^Sc=  
Pe%[d[k  
6. 参数：非球面透镜 `D+zX
 
JQQyl:=  
6"-$WUlg  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 2 }xePX9?  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ?|M-0{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _}R$h=YD  
N3G9
o`k  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !gXxM,R  
<9@
n/  
Z=Y29V8  
RC_Pj)  
i%i~qTN  
7. 结果：非球面透镜 hU
MG}<  
wv\X  

Ca |}i+  
 生成期望的高帽光束形状。 SdH=1zBc  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =4_}.  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 +g1>h,K 3  
k3Yu"GY^  
Z`-$b~0  
mE~WE+lw9  
5EtR>Pc  
8. 总结 ?N{\qF1Mz  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
>2#<gp3  
@gP
*z6Z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。  u$?!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~n 'A1  
OX"Na2-el  
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。 1H-Wk  
$yOB-  
扩展阅读 &4%pPL\f  
R}oN8
 
扩展阅读 UBd+,]"f  
 开始视频 Y}[<KK}_  
-     光路图介绍 !8@yi"n  
 该应用示例相关文件： zgjg#|  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 jIKg*
@  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 i#:To |\u  
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QQ：2987619807 \S h/<z