[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) 6ud<U#\b&  
应用示例简述 X5)(,036  
1. 系统细节 ZX#60o8  
 光源 i%, 't  
— 高斯激光束 $PAAmaigi  
 组件 $?dQ^]<,  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 z^s\&gix  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 zx*D)i5-  
 探测器 e m0 hTxb  
— 视觉感知的仿真 i0J`{PbI  
— 高帽，转换效率，信噪比 v`]y:Ku|wR  
 建模/设计 ~qIr'?D  
— 场追迹： dZI["FeO&d  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 gXM+N(M-  
E+LQyvF[  
2. 系统说明 uGm?e]7Hx<  
?%Ww3cU+J  
UEhFId  
c{KJNH%7  
3. 建模&设计结果 cG%X}ZV5  
/Ov1eQBNG  
不同真实傅里叶透镜的结果： M"bG(a(6:  
q]VB}nO  
#9F>21UU  
=\oL'>q  
4. 总结 Z0<s -eN:  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !2^~ar{2  
P}qpy\/(4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p\9}}t7n  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6:6A"A  
MvnQUZ  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 M)nh~gU  
C"%B>e  
应用示例详细内容 .l5-i@=W  
Y_EEnx&>i  
系统参数 #TO^x&3@  
8S8UV(K0  
1. 该应用实例的内容 cza_LO(  
>tx[UF@P@  
PxGw5:  
GZKYRPg  
!n P4S)A  
2. 仿真任务 +8x_f0<  
:Fu7T1  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 VX>j2Z'  
E`<ou_0N@q  
3. 参数：准直输入光源 9I;~P &  
4*Gv0#dga  
c))?9H ,e)  
mfS}+_ C  
4. 参数：SLM透射函数 &[_@f
#  
~!Nw]lb!  
Xo]2iQy  
5. 由理想系统到实际系统 S'kgpF"bm  
BzkfB:wr  
gIusp917  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 a]xGzv5  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 `b]wyP  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 VZ=:`)  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 (Y8LyY  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 VJT /9O)Z|  
>]xW{71F@  
rpDBKo  
o 9/,@Ri\5  
('UTjV  
应用示例详细内容 TI/RJF b  
c$^v~lQS  
仿真&结果 _X mxBtk9f  
)S 4RR2Q>  
1. VirtualLab中SLM的仿真 5J|S
6x\  
-!\%##r7~  
 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)。 80'@+AD  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~cfXEjE6  
 为优化计算加入一个旋转平面 m-ibS:  
}LKD9U5;8  
FQ1B%u|  
a:`<=^:4,  
2. 参数：双凸球面透镜 6)ln,{  
xW*Lceb  
ipg`8*My  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 sQkijo.  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ]+3M\ ib  
 参数是对应波长532nm。 7aKI=;60.  
 透镜材料N-BK7。 wWfj#IB;R  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Z"_8l3  
-N wic|  
~;H,cPvrEg  
Rvx7}ZL!  
+xO3<u  
p9u*l  
3. 结果：双凸球面透镜 $fT5Vc]B4  
PpBptsb^|J  
%;v~MC@  
 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。 K:$mEB[c<  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Skg/iH"(  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 =E%@8ZbK  
3di;lzGq  
%=9o'Y,4  
G'#u!<(^h  
D"$Y, d  
4. 参数：优化球面透镜 :{iH(ae;  
+~aIT=i3  
AG9DJ{T  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 5[jS(1a`c  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 buN@O7\  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ![\P/1p  
 透镜材料同样为N-BK7。 B ;E"VS0  
tP*Kt'4W  
amC)t8L?  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 U&u6356  
gj @9(dk%  
LO)!Fj4|  
`N.:3]B t  
5. 结果：优化的球面透镜 Z'y&11  
=<p=?16 x  
R2a99#J  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Xm>zT'B_tJ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 y$]<m+1  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2&n6:"u|  
JZ`h+fAt  
@0P4pt;(  
ox
&?`DO  
6. 参数：非球面透镜 9?O8j1F  
G"J nQ  
@W/k}<07  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 cl`Wl/Q#  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ou~$XZ7oi  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 eT3!"+p-F  
WA43}CyAe  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 abUO3 Y{  
{\0V
$#q   
4jTO:aPh_  
W-#DEU 7_  
;#9?3Os  
7. 结果：非球面透镜 ?Ce=h+l  
vbeE}7 *2  
d[,Rgdd@I  
 生成期望的高帽光束形状。 =dA]nM  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 K=JDl-#!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 L +Uq4S^  
`MPR-"Z6  
]-{fr+  
2DFsMT>X  
xCXsyZ2h  
8. 总结 '#3FEo  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "X2'k@s`  
b:hta\%/2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7AT8QC`u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |rk.t g9  
qKd ="PR}  
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。 t :YZua  
K=0xR*ll5  
扩展阅读 /KOI%x  
5wx~QV=Hh  
扩展阅读 fb`x1Q  
 开始视频 d%qi~koN_  
-     光路图介绍 <Qih&P9;>  
 该应用示例相关文件： +vxf_*0;  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 KqJln)7  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 PaQ
lQ#  
!nkIXgWz  
)SJM:E  
QQ：2987619807 "%D"h