[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) `ZV;Le'
 
应用示例简述 ^fnRzX  
1. 系统细节 M%&`&{  
 光源 U <4<8'  
— 高斯激光束 _PNU*E%s<  
 组件 BT d$n!'$n  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |[!xLqG  
— 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 c)@M7UK[  
 探测器 jE2ziK  
— 视觉感知的仿真 b^Rg_,s  
— 高帽，转换效率，信噪比 }qV4]*+{  
 建模/设计 p4{?Rhb6  
— 场追迹： qcQ`WU{  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 XZp(Po:H  
n{4&('NRFP  
2. 系统说明 e;rs!I!Yw  
BAoqO Xv  
%l:%c  
E6)FYz7x  
3. 建模&设计结果 1%EY!14G+  
j?w7X?1(  
不同真实傅里叶透镜的结果： vGm;en   
_?q\tyf3  
u#J5M&#  
n=rPFpRLF  
4. 总结 lzS"NHs<g(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0" R|lTYq  
wQ.i
ld  
 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=4S\0Z*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Y 3KCIL9
 
1f[!=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。 wy) Frg  
%K ]u"  
应用示例详细内容 _Seiwk&  
OY"{XnPZ  
系统参数 Pq7YJ"Z?:  
@ULr)&9  
1. 该应用实例的内容 aN;L5;m#>{  
w`#lLl B  
n4Q!lJ  
cE]tvL:g  
T w"^I*B  
2. 仿真任务 ,3fw"P$  
HCHC~FNd  
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。 L]HY*e  
2d$hgR#v  
3. 参数：准直输入光源 I[[rVts  
lfj>]om$  
EWqKd/  
fWKv3S1dT  
4. 参数：SLM透射函数 bd)A6a\h  
H,H'bd/  
^lf;Lc  
5. 由理想系统到实际系统 8swj'SjX  
L
}:u9$w  
.4-;  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 y'4=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。  d(v )SS  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 fep#Kb%"e  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 )}u.b-Nt.  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 b,318R8+G  
5%4:)s{4|  
vV=$N"bT~  
GhpH7%s  
]MB^0:F-  
应用示例详细内容 cm7aL%D$c  
y@_4OkR@  
仿真&结果 WfO6Fvx%  
vn,L),"=  
1. VirtualLab中SLM的仿真 #;^.&2Lt  
0kC!v,  
 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)。 &p4q# p7,  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 a_x|PbD  
 为优化计算加入一个旋转平面 9I
Ie:  
Wb*d`hzQ}  
M>T#MDK\(  
&1
B)mj  
2. 参数：双凸球面透镜 i[jA
Ar$  
,"}'NH@  
I{1w8m4O6  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 U<#i\4W  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ]qv/+~Qs>  
 参数是对应波长532nm。 y f+/Kj< a  
 透镜材料N-BK7。 gQ/zk3?k  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 jRq>Sz{8  
C{Npipd}v  
yl3iU:+V  
J-I7K!B  
RHB>svT^K>  
Ye1P5+W(  
3. 结果：双凸球面透镜 f#^%\K:YYR  
ICV67(Ui  
bJ/~UEZw  
 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。 eUBk^C]\  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 nGyY`wt&Rg  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Vr5a:u'  
m0\(a_0V  
5(U.<  
!})+WSs'"s  
]HCt%5  
4. 参数：优化球面透镜 Gm.v-T$  
:l*wf/&z  
][qZOIk@  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 %oN^1a'&)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 rU'&o) a^  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 _;0:wXib=  
 透镜材料同样为N-BK7。 ?|8
H$1  
S liF$}J  
GU"MuW`u2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v8wN2[fC  
j[Et+V?  
eH1Y!&`  
wBmbn=>#S  
5. 结果：优化的球面透镜 1hRC Bwx  
:!aFfb["  
/?by4v73P  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 [i&tE.7  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 i&?~QQP`  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ;N4mR6  
%`gqV9a  
8@Y@5)Oc  
V#sANi?mpo  
6. 参数：非球面透镜 D{G#|&;  
geT<vh Z6  
%7L'2/Y2x  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 &,K;F'  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 !X#=Pt[,  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 +LX&1GX  
LTJ|EXYA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 B|!YGfL  
[c3hwogf:  
V:l; 2rW  
}*+ca>K  
4\-kzGgmo  
7. 结果：非球面透镜 2>s:wABb /  
wGbD%=  
\WZ00Y,*  
 生成期望的高帽光束形状。 mk[=3!J  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 &uk?1Z#j  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 sy]
1Ba%  
EI/_=.d  
"_5av!;A g  
h{>8W0W*  
hQX|wWh  
8. 总结 qt3\*U7x  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Bv/v4(G5g  
#<l;YT8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 TrHBbyqk  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 k deJB-  
T\2cAW5  
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。 k.0$~juu  
mT\]  
扩展阅读 iUSs)[]H>  
-+c_TJ.dC  
扩展阅读 rsiG]o=8  
 开始视频 jQ`cfE$sV  
-     光路图介绍 q}+9$v  
 该应用示例相关文件： 'm-s8]-W  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 T#h`BtET[  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 *y.KD4@{  
4UG7{[!+  
2uqdx'^"  
QQ：2987619807 u,/PJg-(!