[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) "T>;wyGW  
应用示例简述 yoBR'$-=  
1. 系统细节 TLz>|gr  
 光源 th{Ib@o  
— 高斯激光束 Cv]$w(k  
 组件 bHzH0v]:  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Wr4Ob*2iD  
— 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 irGgo-x  
 探测器  LD}<|  
— 视觉感知的仿真 i| *r/  
— 高帽，转换效率，信噪比 4L
&Rs;  
 建模/设计 o&?:pE  
— 场追迹： }SS~uQ;8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 dp'k$el  
^F|/\i  
2. 系统说明 ;!H]&2`'(  
_Oc\hW  
4Jw_gOY&D  
>WY\P4)k  
3. 建模&设计结果 __-V_(/b,x  
LJ*W&y(2>Q  
不同真实傅里叶透镜的结果： OkQtM nq  
NHaqT@:  
7x(z  
b5^-qc6X  
4. 总结 s{0c.
M  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Pbakw81!~  
)Tf,G[z&ge  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _%PEv{H0.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 wD $sKd  
bN>|4hS  
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。 GbBz;ZV%z,  
-W1Apd%>  
应用示例详细内容 SD1M`PI  
JZoH -  
系统参数 cGv`%  
p+xjYU4^C  
1. 该应用实例的内容 '2S?4Z  
2zbV9Bhq  
`4t*H>:y  
OUtMel_
 
RjGJfN{  
2. 仿真任务 T^ RYN  
e]3b0`E  
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。 %j;mDR95  
%xP'*EaM?  
3. 参数：准直输入光源 xn2f!\%p  
i0{sE  
I?Q[ZH:M  
4inMd![  
4. 参数：SLM透射函数 t ;bU#THM  
^wb$wtL('  
je5GZFQw  
5. 由理想系统到实际系统 ?0'db  
aQL$?,  
=.t3|5U8  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 pLsWy&G  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 H.!\j&4j  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 7tU=5@M9D  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ECLQqjB  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Tu}?Q.pKo  
yMKVF`D*  
vQ1#Zgy  
sx@%3j  
[D<"qT^*z6  
应用示例详细内容 '\/|K  
fzW!-  
仿真&结果 ,];QzENw  
,g{Ob{qT  
1. VirtualLab中SLM的仿真 #0 eop>O  
U$=#yg2 :  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ^;.&=3N,+  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 V-w{~  
 为优化计算加入一个旋转平面 'qiDh[ATa  
]O+W+h{]  
9{XV=a v  
)wfqGkr=m!  
2. 参数：双凸球面透镜 O <"\G!y~  
9<-7AN}Z  
,p9>/)l  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ! ^TCe8  
 由于对称形状，前后焦距一致。 roHJ$~q?  
 参数是对应波长532nm。 T6I$7F  
 透镜材料N-BK7。 5PPaR|c3  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "aJfW  
V D.T=(  
N7mYE  
D;+sStZK3  
%O\zYtQR  
sJ5Ws%q  
3. 结果：双凸球面透镜 &v g[k#5  
p{oc}dWin  

wlw`%z-B2  
 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。 YzeNr*  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 +vO;J  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ((mR'A|`  
1Y(NxC0P=g  
*8I &|)x  

(KnU-E]L  
(u-eL#@  
4. 参数：优化球面透镜 f7oJ6'K  
l$g \t]  
 -wQ@z6R  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 {Xv0=P  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 y4j\y ? T8  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 -X_dY>>s  
 透镜材料同样为N-BK7。 <7Ry"z6g;  
>h{)7Hv  
/<T3^/ '  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 wL~-k  
k
B-]SD#  
KK, t!a  
w5* Z\t5  
5. 结果：优化的球面透镜 ~+CEek  
\x
<i6&.  
e)*-<AGwC  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 i2l/y,UX  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <N,:w`g#  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 +D d!  
HJjx!7h  
sny$[!)  
yyM`J7]J  
6. 参数：非球面透镜 {wv
Bs87  
JiFB<Q\  
P`AW8Y6o  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 mKuY=#RP  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。
7[ZoUWx  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Q)2i{\GPVn  
a[@Y>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )LTX.Kg  
e5#?@}?  
9Xh1i`.D  
*>E_lWW.  
YT}ZLx  
7. 结果：非球面透镜 i'p6#  
G>,43S!<  
<kKuis6h  
 生成期望的高帽光束形状。 {JQCfs  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 k|`Qk!tr  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 2hsRYh  
W5Vh+'3  
]DjnzClx  
<RuLIu  
"xAIK  
8. 总结 m{f+!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #@L5yy2  
jwmPy)X|s\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^J'O8G$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ca<OG;R^  
Q[)3r ,D  
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。 7ygz52  
&Gs/#2XQ  
扩展阅读 ';xp+,'}\  
KzQuLD(e  
扩展阅读 Dg*'n  
 开始视频 r-o+NV  
-     光路图介绍 -+[~eqRB  
 该应用示例相关文件： lUd4`r"  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 8Y [4JXUK  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 s*R UYx  
VUC_|=?dL  
QL:Qzr[  
QQ：2987619807 Ffig0K+`