[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) Ir%L%MuR]  
应用示例简述 <sU?q<MC  
1. 系统细节 Gn*cphb  
 光源 m|K"I3W$  
— 高斯激光束 "*08?KA  
 组件 L`sg60z  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 gcS?r :  
— 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 jA<(#lm;  
 探测器 kV>[$6  
— 视觉感知的仿真 @9,=|kxK  
— 高帽，转换效率，信噪比 rGa@!^hk  
 建模/设计 UZcsMMKH  
— 场追迹：
e6?iQ0  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ^\<nOzU?  
PE!/n6  
2. 系统说明 Uh6LU5  
4XL$I
*;4  
uD'yzR!]+  
F4M )x`  
3. 建模&设计结果 \"]KF8c^_  
;v#BguM  
不同真实傅里叶透镜的结果： o%EzK;Df  
&%@e6..Ex  
++9?LH4S4  
AN193o   
4. 总结 rcq^mPdQ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 EC9bCd-z  
v,T:V#f^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 QoLp$1O(y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 VtP^fM^{  
a$=BX=  
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。 Uu_g_b:z  
pyHU+B  
应用示例详细内容 Bb[WtT}=  
{^J/S}L]  
系统参数 [zC1LTXe  
q?R^~r  
1. 该应用实例的内容 x3>ZO.Q  
$Cgl$A  
X| !VjUH  
`}r)0,Z}3  
t4;eabZK  
2. 仿真任务 rt rPRR\:"  
MQc<AfW3/  
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。 y ;/T.W9!  
f-.
dL  
3. 参数：准直输入光源 7`s* {  
f 7R
/i  
x5w5xw  
lr*p\vH  
4. 参数：SLM透射函数 vU,V[1^a  
@d&JtA  
!1b}M/Wx  
5. 由理想系统到实际系统 |2Vhj<6  
3 as~yF0  
#ORZk6e  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 G?M<B~}  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 %K`th&331  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 }s7@0#j@a  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 XnwVK  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 JRw<v4pZ  
QGCg~TV;  
> `1K0?_  
=ea'G>;[H  
-Qy@-s $  
应用示例详细内容 a Xn:hn~O  
k/Z]zZC  
仿真&结果
}WA=  
[+F6C  
1. VirtualLab中SLM的仿真 (+CNs  
|C"zK  
 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)。 _v#Vf*#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 9bQD"%ha=d  
 为优化计算加入一个旋转平面 &wX568o  
%A3ci[$g  
 erQQ_  
p uZY4}b_  
2. 参数：双凸球面透镜 qEvbKy}  
4C#r=Uw`  
|2Y/l~  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 aD&4C-,1  
 由于对称形状，前后焦距一致。 6Y%{ YQ}s|  
 参数是对应波长532nm。 !X5LgMw^;  
 透镜材料N-BK7。 !C&  ^%a  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Z,~PW#8<&  
4Uk\hgT0  
kt#t-N;}x  
HEk{!Y  
hAV@/oQ  
ae#Qeow
`  
3. 结果：双凸球面透镜 Gc=uKQ+\V  
o zMn8@R  
k|^YYi=xF  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 O@>ZYA%  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 [w*]\x'S  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 a)8;P7  
V"|`Z}XW  
AZE  
S-[S?&c`  
arc{:u.K  
4. 参数：优化球面透镜 U+Vb#U7;  
}0C v J4  
KJ7-Vl>  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8
 KRo<  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ja4zLf(<  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 uqM=/T^A  
 透镜材料同样为N-BK7。 [VE>{4]W  
oO^=%Mc(  
O|nLIfT  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3Ct:AJeg  
2@!B;6*8q  
4$y P_3  
#l 6QE=:  
5. 结果：优化的球面透镜 [a!)w@I:  
3=("vR`!  
hs*n?vxp3  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ,FwJ0V  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 L%<DLe^P`l  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \b}%A&Ij  
A[`2Mnj  
&bigLe  
K8W99:v  
6. 参数：非球面透镜 L1kAAR  
XG E.*aI  
}LY)FT4n  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 X.V4YmZ-;  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Js&.p9S2  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 t[/APm-k~>  
G8.nKoHv7x  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 WFTwFm6  
8 q>  
 L
+CPT  
9w6 uoM  
Wjli(sT#-  
7. 结果：非球面透镜 q<K/q"0-l  
=z4J[8bb  
)|GYxG;8C  
 生成期望的高帽光束形状。 rYM@e  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 7b7WQ7u  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 'A9Z ((  
|_hIl(6F5N  
?aguAqG$  
RWFvf   
"-Pz2QJY  
8. 总结 _:%i6c*"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [@2$W?0i  
;u=%Vn"2a  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 BZ(DP_}&D  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4Ik'beZqK  
!R![:T\,  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 {$V2L4  
z0UtKE^b  
扩展阅读 RN$>!b/  
Yq
'D-$@  
扩展阅读 QQt4pDir>  
 开始视频 g""Ep  
-     光路图介绍 K'y|_XsBB)  
 该应用示例相关文件： 8~F?%!X  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 TiR00#b  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 A1*\ \[  
r^{Bw1+  
6ld /E  
QQ：2987619807 Yy;BJ_