[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) Jj " {r{  
应用示例简述 >U)O@W)  
1. 系统细节 <G>PPf}  
 光源 Ce:ds%  
— 高斯激光束 |>4{4  
 组件 LPO" K"'w  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 gm DC,"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 tpN}9N  
 探测器 2. _cEY34  
— 视觉感知的仿真 Mx"tUoU6z  
— 高帽，转换效率，信噪比 AqkK`iJ#  
 建模/设计 Ei-OuDM;)  
— 场追迹： q4{tH  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ${wE5^ky  
H~Cfni;  
2. 系统说明 m!_ghD{5h  
GN0'-z6Uy  
vknFtpx  
,whNh  
3. 建模&设计结果 *$VurqLn  
M6iKl  
不同真实傅里叶透镜的结果：  6qlr+f  
3:Wr)>l}#  
4(82dmKO  
8H?AL RG  
4. 总结 SfUUo9R(sm  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ysu/7o4  
Oe`t!&v  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 G.8b\E~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (rn x56I$  
4)I#[&f  
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。 yxbTcZ  
U@nwSfp:G  
应用示例详细内容 JuSS5_&  
OWsYE?  
系统参数 N/BU%c ph+  
@XC97kGWp  
1. 该应用实例的内容 MVZ>:G9:  
|U $-d^ZJ  
K5&C}Ey1  
VKz<7K\/  
lvi:I+VgA  
2. 仿真任务 /MH@>C _  
;!?K.,N:N  
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-F_XKqH  
;0}2@Q2@ZK  
3. 参数：准直输入光源 u,:`5*al{  
zi .
,?Q  

uW=NH;u  
RCXSz  
4. 参数：SLM透射函数 bq-\'h f<  
(}1f]$V  
&tCtCk%{j  
5. 由理想系统到实际系统 ~-wJ#E3g  
\*aLyyy3  
%PbqASm  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 G6{A[O[  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^1=|(Z/  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Tj5@OcA$  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 P1stL,  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4uAafQ`@H  
[nIG_j>D-f  
X@U1Ri  
L]N2rMM  
H^;S}<pxW  
应用示例详细内容 k
^c=y<I  
k=2l9C3Z  
仿真&结果 ok%!o+nk.  
Q0Qm0B5eY  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?^ezEpW  
{))S<_yN  
 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)。 3}{5 X'  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /(ju  
 为优化计算加入一个旋转平面 EZQ+HECpK  
2%C5P0;QX  
oV>AFs6  
|!5T+H{Sj  
2. 参数：双凸球面透镜 cqL7dlhIl  
Z !25xqNCd  
y6jmn1K  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 _ZM9 "<M-X  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Ny,A#-?  
 参数是对应波长532nm。 0nq}SH  
 透镜材料N-BK7。 ZQ-`l:G  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。
2$zq (  
ivz?-X4]  
kJi&9  
vq:OH H  
LYg$M@  
A2:){`Mw  
3. 结果：双凸球面透镜 ]q[  
WfT)CIKs  
4O_+4yS  
 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。 e$+f~~K  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *R\/#Y|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 *8X9lv.Z  
`}8@[iB'  
8<wuH#2<y  
d3=6MX[c  
vs])%l%t  
4. 参数：优化球面透镜 p/WH#4Xdr  
LF)a"Sh  
l9NOzAH3  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 a$zm/  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 MRg\FR2>1  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 2C33;?M  
 透镜材料同样为N-BK7。 `TD%M`a  
Prb_/B Dd  
X]pWvQ Q]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7|M
$W(P  
.1}rzh}8  
+.(}u ,:8  

|Iok(0V  
5. 结果：优化的球面透镜 O})u'  
:O'C:n<g  
E7NbP
Nd  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 yg-FJ/  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。
Dj ]Hgg  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ?F87C[o  
tk)>CK11  
}y-;>i#m=g  
Z"n'/S:q  
6. 参数：非球面透镜 R2Rstk  
cbu nq"  
`mKlv~$1^  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 XAU_SPAjiw  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 9 yW~79n  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 A|taP$%  
Q3Z%a|3W  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @W1WReK]f  
A eGG  
!M]%8NTt2  
(Q@+v<   
z>mZT.  
7. 结果：非球面透镜 *qO]v9 j  
VM!-I8t  
h8#5vO2  
 生成期望的高帽光束形状。 W7TXI~7  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 l~fh_IV1  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 esh$*)1  
zr3q>]oma  
k_K,J6_)  
qu<B%v  
~}$\B^z+  
8. 总结 9QC"Od9H  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O>SuZ>g+7  
!c4)pMd  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 wuIsO;}/9  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `i t+D  
462!;/y  
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。 |{7e#ww]  
MK-a$~<  
扩展阅读 RRS~ xOg  
Dm|gSv8d,  
扩展阅读 ^eaRgNz  
 开始视频 k1f3?l vlU  
-     光路图介绍 42Aje  
 该应用示例相关文件： [}A_uOGEP  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 QmH/yy3.%  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 i!S
W?\  
;OQ'B=uK  
Jw:Fj{D  
QQ：2987619807 pAJ=f}",]E