[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) {8$=[;  
应用示例简述 {7u[1[L1  
1. 系统细节 +gd4\ZG  
 光源 C%d_@*82  
— 高斯激光束 }KUd7[
s  
 组件 k.<]4iS  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 r{\1wt  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 W1fW}0   
 探测器 L`f^y;Y.  
— 视觉感知的仿真 1"Z@Q`}  
— 高帽，转换效率，信噪比 +#U|skl  
 建模/设计 Z4<L$i;/jN  
— 场追迹： ZkL8
e  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :B3[:Mp
L}  
OsBo+fwT  
2. 系统说明 Jk@]tAwoM  
[Wd-Zn%  
.2d9?p3Y  
vEf4HZ&w  
3. 建模&设计结果 +$4(zPs@  
'z76Sa  
不同真实傅里叶透镜的结果： x{D yTtX<  
B9p?8.[  
*I}`dC[  
^,m< 9  
4. 总结 DPi_O{W>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 X%yO5c\l2  
BA\/
YW @  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 HhO".GA  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =*p/F  
4iSa7YqhBT  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 >WY#4  
dJ$"l|$$  
应用示例详细内容 )`^p%k  
[MuEoWrq(}  
系统参数 OL4z%mDZi  
s4&^D<  
1. 该应用实例的内容 @lJzr3}WZ  
8r3A~  
P[s8JDqu  
o7IxJCL=Q  
ss;R8:5  
2. 仿真任务 +`?Y?L^ J  
KNH1#30 K  
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。 (sVi\R  
LC1(Xbf  
3. 参数：准直输入光源 E=){K  
[M+f-kl  
~]ZpA-*@Ut  
wAnb Di{W  
4. 参数：SLM透射函数 =8U&[F  
H'Yh2a`!o  
n3J53| %v  
5. 由理想系统到实际系统 CI3XzH\IX*  
J\e+}{  
@?h/B=56  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。
R8.CC1Ix  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Y@PI {;!  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。
wEzKqD  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 %YOndIS:  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Ef<b~E@  
odIZo|dv  
GR\5WypoJ  
S_~z-`;h!  
DBLO|&2!z[  
应用示例详细内容 .*e
lggM  
?yh}/T\qp  
仿真&结果 vTv]U5%:>%  
[s<^&WM/  
1. VirtualLab中SLM的仿真 0OGCilOb*  
HF3f)}l$  
 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)。 :O5og[;b  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 >[X{LI(_<<  
 为优化计算加入一个旋转平面  &y<ZE  
?McQr1  
;E'"Ks[GH  
o/ui)U_  
2. 参数：双凸球面透镜 {
[+2n]f_G  
$8a(
veXd  
< y*x]}  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 /T.KbLx~q  
 由于对称形状，前后焦距一致。 VN%INUi@  
 参数是对应波长532nm。 fryJW=  
 透镜材料N-BK7。 s|D>-  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Z}-Vf$O~  
@^uH`mc  
}.z&P'  
KoS*0U<g6  
bGorH=pb5R  
Znetzm=0  
3. 结果：双凸球面透镜 8/K!SpM*d  
x"~~l  
f nI|  
 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。 IEyL];K  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 1 E22R  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3QpYmX<E  
DS<}@  
]^6c8sgnR  
{aM<{_v  
T6~_Q}6  
4. 参数：优化球面透镜 A=kH%0s2p@  
u a\,->  
}6 K^`!  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 VM0j`bs'K*  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ++DG5`  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 x|{IwA9  
 透镜材料同样为N-BK7。 R<V!%rL;;  
`8FUX= Sh  
B4]`-mahO  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 SRSvot};C  
+CI1V>6^  
<r3J0)r
}  
ek N'k  
5. 结果：优化的球面透镜 O2"gj"D  
~/_SMPLo  
D_8x6`z  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 *& m#qEv  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ]
G2uk`  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 bb d.  
Jnv@.  
>fIk;6
<{  
?:Bv iF);/  
6. 参数：非球面透镜 lvp8z)G  
y1/o^d+@  
OaL\w D^  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。  H}:LQ~_2  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~gu3g^<0v  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 )TmHhNo  
i.:. Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Zo{$  
ce6__f5?  
\8uIER5)  
vip~'  
D?Ux[Ozb  
7. 结果：非球面透镜 pN
Rk.m]  
d,by/.2  
P/`I.p;  
 生成期望的高帽光束形状。 *x)8fAr  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ?^j^K-rx  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 TYA~#3G)  
@ps1Dr4s  
f$'2}'.!$  
vO;I(^Q  
6b!F1
  
8. 总结 XerbUkZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lb:/EUd5  
*]i!fzI']  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;Q+xKh%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?,yj")+  
X(7qZ P~  
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。 21(p|`X  
o:6@Kw^  
扩展阅读 !!o8N<NU  
v<fnB  
扩展阅读 07Edfe  
 开始视频 p^iRPI  
-     光路图介绍 A 8 vbQ  
 该应用示例相关文件：
x}twsc`  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ",)Qc!^P$  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 SIKOFs  
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QQ：2987619807 ]
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