[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) zQ PQ  
应用示例简述 kx^/*~ex  
1. 系统细节 Ny#^&-K  
 光源 ~TtiO#,t  
— 高斯激光束 {;oPLr+Z  
 组件 W,u:gzmhw  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7+*WH|Z@  
— 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
"@n%Z  
 探测器 ,!9zrYi}  
— 视觉感知的仿真 `D9$v(Ztr  
— 高帽，转换效率，信噪比 j<$2hiI/?&  
 建模/设计 jEwIn1  
— 场追迹： h+,@G,|D  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 !R$`+wZ62  
F0# 'WfM#  
2. 系统说明 \2z>?i)  
[F7hu7zY8  
Ys7]B9/1O  
?7A>+EY  
3. 建模&设计结果 d(K+);!  
,x
$,l  
不同真实傅里叶透镜的结果： a'T;x`b8U,  
4M T 7`sr  
fqd^9wl>P6  
XPPdwTOr  
4. 总结 gG
uO  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 P<-@h1p,  
Y-9I3?ar  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ry]l.@o;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 k3|Z7eW}[  
e+|sSpA  
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。 OrW  
\7_y%HR  
应用示例详细内容 E{@[k%,_  
EX"yxZ~  
系统参数 4Tc~b3\!Y  
$VR{q6[0S?  
1. 该应用实例的内容 >mkFV@`  
,: ^u-b|  
~M$Wd2Th  
YYS0`  
z9"U!A4  
2. 仿真任务 #K&Gp-  
X-/]IHDN  
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。 UZ";a453r  
mZB
o~(}  
3. 参数：准直输入光源 
@+DX.9  
I 6O  
1Ws9WU  
R!1p^~/  
4. 参数：SLM透射函数 z!\*Y =
e  
v^PO|Z  
#z42C?V  
5. 由理想系统到实际系统 "jCu6
Rjd  
!~Z"9(v'C  
m+9#5a-  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 SWLo|)@[/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 q\)-BXw:  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Zd&S@Z  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 kT=8e;K  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 2zpr~cB=  
,,T
nIouy  
P~dcW  
7[7"A  
6B-16  
应用示例详细内容 `h;[TtIX4  
-qoH,4w  
仿真&结果 AwN!;t_0+N  
[-&Zl(9&  
1. VirtualLab中SLM的仿真 .^.z2 e  
Mihg:  
 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)。 pk~WrqK}  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 w =KPT''!  
 为优化计算加入一个旋转平面 >d6|^h'0  
7Lt)nq-b  
"#48% -'x  
M3AXe]<eC1  
2. 参数：双凸球面透镜 45oR=Atn  
W!<U85-#S  
PW4q~rc=:  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ;rS{:  
 由于对称形状，前后焦距一致。 SAz   
 参数是对应波长532nm。 aDCwI:Li(  
 透镜材料N-BK7。 I_BJH'!t  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 W>LR\]Ti@  
r :dTz  
bZ6+,J  
+h$ 9\  
m kexc~l  
@WB@]-+J T  
3. 结果：双凸球面透镜 ;Xw~D_uv  
54/=G(F  
IK]d3owA  
 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。 <uJ@:oWG7  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ctUp=po  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Y$zSQ_k;U  
P*o9a  
NO3/rJ6-  
0`hdMLONR  
0aAoV0fMDz  
4. 参数：优化球面透镜 o}!PQ#`M  
Yw9GN2AG  
Ls%MGs9PI  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。
F\! `/4  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 If.r5z9  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 n|;Im&,  
 透镜材料同样为N-BK7。 ~m |BC*)  
M`>E|"<  
% `3jL7|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "]dI1 g_  
wj+*E6o-n  
v:U-6W_)|  
HV.t6@\};  
5. 结果：优化的球面透镜 =Uh$&m  
;aBG,dr}i  
]tD]Wx%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 RZ7@cQY  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ys~x$  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Dj+f
]~  
%LV9=!w  
&vJH$R  
]! dTG  
6. 参数：非球面透镜 Y7
aqO5  
TN.rrop`#g  
pGZ8F  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 xUvs:  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 "#]$r  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !?XC1
xe~R  
. ^u,.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 xmG<]WF>E  
YN,A)w:]  
ZEQEx]Y  
*Uh!>Iv;  
p[-O( 3Y  
7. 结果：非球面透镜 K;(mC<  
zTp"AuNHN  
/,dz@  
 生成期望的高帽光束形状。 j6YO
KJX  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 yr6V3],Tp  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 <[phnU^ 8  
@oNXZRg6  
?(PKeq6  
y(&Ac[foS}  
Z.WW(C.  
8. 总结 d1
*<Ll9K  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 TV:9bn?r)  
:U\tv[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 qLCR] _*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2T1q
?L?]  
OVJ0}5P*  
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。 TseGXYH  
: +u]S2u{  
扩展阅读 fox6)Uot  
%C0Dw\A*:  
扩展阅读 @7u0v  
 开始视频 7P T{lT  
-     光路图介绍 ZC?Xqp  
 该应用示例相关文件： >sF)BoLc  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 BWNi [^]  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 fOHxtHM  
.d*8C,  
\^LFkp  
QQ：2987619807 KXrjqqXs