[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) ?D*Hl+iu  
应用示例简述 hj^G}4  
1. 系统细节 ]p4`7@@)*  
 光源 -Z`(? k  
— 高斯激光束 Q{J"`d2  
 组件 T[Z <bW~0  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 N>&{Wl'y\  
— 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 ImUQ*0  
 探测器 >:Rt>po8|w  
— 视觉感知的仿真 \N# HPrv}  
— 高帽，转换效率，信噪比 SeRK7Q&_  
 建模/设计 8k
+q7  
— 场追迹： ,$MWk(S  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 cM> G>Yzo  
OCbQB5k3  
2. 系统说明 UA69_E{JCH  
38x[Ad4%  
JEK%yMj  
N3XVT{yo  
3. 建模&设计结果 ct2_N  
mr{k>Un\  
不同真实傅里叶透镜的结果： ++J Bbuzj!  
hQg,#r(JE4  
~cO?S2!W  
])Q9=?Sd}  
4. 总结 ?YkO+?}+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _g^K$+F'}  
h@PMCmf_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3oppV_^JdT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 uZqu xu.  
~,1-$#R  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 <eud#v  
:|3"H&FWK  
应用示例详细内容 K^]?@oHO  
}2iKi(io*  
系统参数 >+A1 V[  
:w {M6mM>  
1. 该应用实例的内容 ]zhq.O >2{  
uNPD~TYN  
O)$N}V0  
W[[YOK1T  
eu}:Wg2  
2. 仿真任务 ?j&~vy= T  
?FY@fO?es  
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。 {jx#^n&5R  
Sg_-
OX@f  
3. 参数：准直输入光源 VuO)  
@ 2%.>0s.  
Kd`l[56#  
;4S [ba1/  
4. 参数：SLM透射函数 :uT fhr  
%b-;Rn  
43}&w.AS  
5. 由理想系统到实际系统 Q8DQ .C  
eBSn1n  
WoClT
b>F  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 HAI1%F236  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Ybn=Gy  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 mTXNHvv  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 +X%fcoc  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 st'?3A  
654jS!  
0-t4+T  
G8<It5CU  
*xZQG9`kt  
应用示例详细内容 qs8K jG@  
qN`]*baS  
仿真&结果 Ro3I/NI>  
Tl/Dq(8JH  
1. VirtualLab中SLM的仿真 a`h$lUb-  
R<0!?`b  
 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)。 n_xQSVI0F  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [r/Seg"  
 为优化计算加入一个旋转平面 V)?x*R*T)  
HZr/0I?  
{C0OrO2:  
8tFyNl`c  
2. 参数：双凸球面透镜 !3X%5=#L4  
Fb<\(#t  
/J9T
=N  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9V4V}[%  
 由于对称形状，前后焦距一致。 bbPd&7  
 参数是对应波长532nm。 7"CH\*%  
 透镜材料N-BK7。 ["#A-S  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 q2j}64o_S  
ss*2TE7  
6 peM4X  
4K?H-Jco  
`bt)'ERO%#  
We+FP9d%  
3. 结果：双凸球面透镜 BI]ut|Qw  
GE3U0w6WbK  
cwW~ *90#  
 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。 KxTYc  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Ci#5@Q9#w  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 \%4+mgiD  
C;:1CK  
fPk9(X;G!p  
aab4c^Ms=  
ofrlTw&o  
4. 参数：优化球面透镜 U-]PWt?C{  
/jL{JF>I  
. =foXN  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 r;6YCI=z  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 X)R]a]1A  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 PS<t
S_.  
 透镜材料同样为N-BK7。 C2,c
yhr  
hjp?/i%TQ  
[@FeRIu8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 WO*WAP)n  
N n-6/]d#  
fN%5D z-e  
>dC(~j{  
5. 结果：优化的球面透镜 xY}j8~k  
<n~g+ps  
b+j_EA_b  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 BRok 89  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 N,+g/o\f  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 #&8pp8wd,}  
]A<u eM  
_.8]7f`*Gc  
gl\{QcI8<  
6. 参数：非球面透镜 z^HlDwsbm  
!J?=nSu  
p
YvF}8  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 G@I_6cE  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 iuk8c.TAR  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 8JO\%DFJ  
1#_j6Q2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 A)a+LW'=u  
LYT<o FE-  
iC0,zk4&  
V'hz1roe  
#w?%&,Kp  
7. 结果：非球面透镜 A(sx5Ynp  
dSD}NM  
Uo)<_nG  
 生成期望的高帽光束形状。 `e;Sjf<  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ;}9Ws6#XQs  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 cZF;f{t  
QS?9&+JM|  
&MLhCekY  
(eIxU&o'  
-ddatc|  
8. 总结 f!Nc+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <1%XN  
_Wsk3AP  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
8r|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Pw{{+PBu R  
t4W0~7  
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。 8$tpPOhzb  
w}<I\*\`!  
扩展阅读 p.Yg-CA  
}nERQq&A  
扩展阅读 6C}Z1lZl  
 开始视频 uXa}<=O  
-     光路图介绍 T $]L 5  
 该应用示例相关文件： ?O^:j!C6  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 I,Y^_(JW  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 QN5N hs  
0`zq*OQ  
|L-juT X9  
QQ：2987619807 j'b4Sbs-f