[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) "3:TrM$|A  
应用示例简述 "\1QJ  
1. 系统细节 *p7_rY  
 光源 y7Sj^muBY  
— 高斯激光束 b0R{cj=<[  
 组件 M]M(E) *5  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 %&b70]S(  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 XpibI3:<  
 探测器 q.NvwJ  
— 视觉感知的仿真 ex-W{k$  
— 高帽，转换效率，信噪比 9U~sRj=D  
 建模/设计 Z|qUVD5Ic  
— 场追迹： <
Z8^.t)|  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 dNgjM Q  
6i_dL|c  
2. 系统说明 :_"%o=  
ad[oor/7|  
3eP7vy  
sn?YD'>k  
3. 建模&设计结果 2@#`x"0  
088"7 s  
不同真实傅里叶透镜的结果： p) ea1j>N  
Gmp`3  
uV+.(sjH  
YN
31Lo  
4. 总结 Z@bGLS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N"rZK/@}  
{Qr0pjE7R  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `<^1Ik[g  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *]RCfHo\=  
KHJk}]K  
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。 #Do#e {=+  
*oU-V#  
应用示例详细内容 `Aa*}1  
,=Fn6'  
系统参数 J{bNx8.&  
d65t"U  
1. 该应用实例的内容 |=W=H6h*  
f:|O);nM  
}MV=I$S2U  
A/#Xr  
K JX@?
1"  
2. 仿真任务 Z-B b,8  
y:3d`E4Xw  
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。 v9R"dc]0h  
DRw;.it2  
3. 参数：准直输入光源 !@vM@Z"  
nfbqJ  
wz(D }N5  
O9t
gS@*Tv  
4. 参数：SLM透射函数 u t4+c0  
a4L0
Itrp  
1-bQ ( -  
5. 由理想系统到实际系统 X0"f>.Lg  
=YRN"  
Nu%:7  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 eX@7f!uz  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 t@O4!mFH  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 g2'Q
)w  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 U\\nSU  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 (66DKG   
<7%4=  
bhb*,iWA  
mC}!;`$8p  
N2x!RYW  
应用示例详细内容 =!cI@TI  
G]- wN7G  
仿真&结果 A->y#KQ  
5h4E>LB.B  
1. VirtualLab中SLM的仿真 :<$IGzw}.  
0piBK=tE/  
 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)。 U~w g'  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 >`@yh-'r  
 为优化计算加入一个旋转平面 5@{+V!o,  
GqrOj++>  
i!=28|_  
a}w%k  
2. 参数：双凸球面透镜 #1C~i}J1  
!tNJLOYf  
pM i w9}  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 F|DKp[<]8  
 由于对称形状，前后焦距一致。 6^DsI  
 参数是对应波长532nm。 Ph&fOj=pFb  
 透镜材料N-BK7。 (BA2   
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Bw[jrK  
iC{~~W6  
P"g Y|}|  
]%y~cq  
h
R$lX8  
B!(t<W8cu  
3. 结果：双凸球面透镜 cc%O35o  
Y)@PGxjz  
.2b) rKo~  
 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。 $pT%7jV}  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _uO#0 )l  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /I'n]  
F)0I7+lP  
; -R
hI
_  
Y"uFlHN&i  
QS~;C&1Hl  
4. 参数：优化球面透镜 Ur626}  
Ohm
>^N;  
JL9d&7-  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 t|X |67W  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 !_`T8pJ`  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ,qRSB>5c  
 透镜材料同样为N-BK7。 F$K-Q;r]<  
p0.?R  
/)i)wxi  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~?}/L'q!b  
afEp4(X~  
n/"T7Y\2  
|<.b:e\4  
5. 结果：优化的球面透镜 1q!JpC^  
\ooqa<_  
z#!xqIg0  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 DJE/u qE
 
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9xg_M=72  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 lO9{S=N  
,h2q37  
tji,by#E/%  
r1FE$R~C=  
6. 参数：非球面透镜 ;f-|rC_"  
JXeqVKF  
@2_s;!K  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 co3H=#2a  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 x 0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 kXC.rgal  
^c]Sl  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .;tO;j|6  
yT&bS\  
1A-8,)  

xgR*j  
+^+wS`Y  
7. 结果：非球面透镜 P&aH6*p1  
=DxJt7J1  
) Q=G&  
 生成期望的高帽光束形状。 ^TWN_(-@  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 @`.u"@  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 RQ,(?I*8\  
8"LaP3U  
oQ;f`JC^  
~DZ;l/&Mz7  
Re1@2a>  
8. 总结 gSj-~kP  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 i`]M2Q   
,.FTw,<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 wHZ!t,g  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `A <
yDy  
lO $M6l  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 GP1>h.J  
H[N&Wiq/|  
扩展阅读 )Qxv9:X  
n'*Ljp  
扩展阅读 P'9aZd  
 开始视频 UuT[UB=x5  
-     光路图介绍 nv$  
 该应用示例相关文件： ['km'5uZ^  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 A}y1v;FB  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 {t/!a0\HS  
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QQ：2987619807 T4!]^_t^