[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) kiyc^
s  
应用示例简述
k_!e5c  
1. 系统细节 \PU
JD,9H  
 光源 8#VD u(  
— 高斯激光束 "TJ*mN.i{}  
 组件 g&85L$   
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~D>pu%F  
— 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 ,oh;(|=  
 探测器 8I*N  
— 视觉感知的仿真 $xbW*w  
— 高帽，转换效率，信噪比 Z.u1Dz  
 建模/设计 #CaPj:>
[  
— 场追迹： IhBc/.&RL  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 E_aBDiyDf  
6[4VbIBSI  
2. 系统说明 2jC`'8  
~r!(V;k{  
{x.0Yh7  
q:TNf\/o  
3. 建模&设计结果 [5& nH@og  
g+4y^x(X@1  
不同真实傅里叶透镜的结果： 9i}$245lB  
Pv/v=s>X  
giX[2`^NG  
N{S) b  
4. 总结 GPK\nz
}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /De~K+w7o  
#}FUau$  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 z__?kY  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3>-h- cpMX  
D,ZLo~  
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。 "mf$E|  
#YYJ4^":k  
应用示例详细内容 rO$pj~!|Q  
NFZ(*v1U  
系统参数 B(++*#T!^m  
ZQ_6I}i")  
1. 该应用实例的内容 T5."3i  
Ly+UY.v"  
R-S<7Q3E0=  
hc[ K VLpS  
Qk:Lo*!  
2. 仿真任务 [jzsB:;XB&  
14B',]`  
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。 PY.K_(D  
)x7n-|y6  
3. 参数：准直输入光源 eKvr1m- -  
Iz09O:ER  
2URGd#{VQ  
Giv,%3'  
4. 参数：SLM透射函数 eZa*WI=  
vTO9XHc E  
q2vD)r  
5. 由理想系统到实际系统 OL
>>/T  
oQ<[`.s  
*9EwZwE_K  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 q>.7VN[ vE  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 #dWz,e3   
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 tF`L]1r>  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 <|}Z6Ti  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 e$Ds2%SaT  
B>^6tdz  
'K?h6?#  
j2MA['{  
Ayw_LCUD  
应用示例详细内容 #cfiN b}GX  
SH{@yS[c!  
仿真&结果 G;G*!nlWf  
0!\C@wnH  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ;`78h?`  
wf\"&xwh?  
 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)。 Svn7.Ivep  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 @.eN+o9|  
 为优化计算加入一个旋转平面 BV~J*e  
bkV<ZUW|;  
L@S\ rImw  
rv*{[K  
2. 参数：双凸球面透镜 pux IJ  
|u>(~6  
,<
rC,4-F<  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 'v6@5t19j  
 由于对称形状，前后焦距一致。 dw"Es;^  
 参数是对应波长532nm。 XjGS.&'I  
 透镜材料N-BK7。 V!He2<  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 kXwAw]ogN  
U
#[&(  
^5sA*%T4  
0Qt!w(  
u5oM;#{@-  
MYS`@%ZV#k  
3. 结果：双凸球面透镜 90Ki.K0  
gXdMGO>  
Tz @=N]D  
 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。 "]S  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 @|b-X? `  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 s:3[#&PQpN  
[I *_0  
Dp([r  
%10ONe}  
h3
?>jE=H  
4. 参数：优化球面透镜 (s3k2Z  
GTdoUSUq  
r].n=455[  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 QHR,p/p  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 EqW~

K@  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Ek{QNlQ]4  
 透镜材料同样为N-BK7。 $tmdE)"&  
vE:*{G;Y  
uHgq"e  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9
J3fiA_  
>yC=@Uq+  
W8d-4')|  
p) 8S]p]  
5. 结果：优化的球面透镜 (7Z+De?  
!D??Y^6bI  
<mn[-  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Z`S#> o  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /hl'T'RG  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 lz,M$HG<[  
A=N$5ZJ  
<s9{o uZ  
;,f\Wf"BW  
6. 参数：非球面透镜 C"I jr=w  
;{ifLI0#  
y:;.r:  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。
/lBK )(  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 %(YQ)=w  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 b84
l`J  
_(N+z.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f^F;`;z  
Ob$``31{s  
? :H+j6+f  
r:H]`Uo'r  
r: K1PO  
7. 结果：非球面透镜 I C  
gm9*z.S\'  
Uy?jVPL  
 生成期望的高帽光束形状。 meX2Y;  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 QG5WsuT  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 U{2xgNJ  
e*:K79y  
LF7-??'  
(]
]hSkE  
c*IrZm
  
8. 总结 @:>"VP<(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 mnpk9x}m  
8 .%0JJ.3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 TLwxP"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &;@L] o  
+z;*r8d<X  
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。 :iE b^F}  
f[o~d`
z  
扩展阅读 UoT`/.  
:HY$x  
扩展阅读 :&BPKqKp  
 开始视频 v=llg ^  
-     光路图介绍 '`jGr+K,wU  
 该应用示例相关文件： }5 rR^ryA  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 \=%lH=yS  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ~gI%lORqN  
 3xyrWl  
tguB@,O  
QQ：2987619807 F^%w%E\