[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) J| w>a  
应用示例简述 |IzPgC  
1. 系统细节 |Y,b?*UF  
 光源 asppRL||  
— 高斯激光束 xqu}cz  
 组件 X aMJDa|M  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )6Fok3u  
— 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 ]>5/PD,wWy  
 探测器 \"P%`C  
— 视觉感知的仿真 f*?]+rz  
— 高帽，转换效率，信噪比 u7>],<  
 建模/设计 ig/xv  
— 场追迹： m
;GCc8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 k%WTJbuG<)  
I&x=;   
2. 系统说明 Mh]Gw(?w  
inMA:x}cF1  
fHx*e'eA  
qm/22:&v5  
3. 建模&设计结果 <h0?tv]  
|ATvS2  
不同真实傅里叶透镜的结果： D2Kp|F;  
g}1B;zGf  
2K/4Rf0;  
.YAT:;L  
4. 总结  iu=7O  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 P@V0
Mi),  
3YOq2pW72G  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 KPKt^C  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 vXrx{5gz  
U:0mp"  
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。 :!WHFB o 8  
1#< '&Lr  
应用示例详细内容 Nk? ^1n$  
$r@zs'N  
系统参数 iL-(O;n  
h+g_rvIG*  
1. 该应用实例的内容 @=}0`bE  
rr],DGg+B]  
ctZ uA+  
61C7.EZZ;  
}HYbS8'  
2. 仿真任务 PR#exm&  
=(j1rW!  
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。 {HltvO%8  
X!TpYUZ'  
3. 参数：准直输入光源 Q4#m\KK;i9  
LM<qT-/qs  
?jv
/TBZX4  
&N^9JxN?8  
4. 参数：SLM透射函数 %S960  
ohGJ1  
_^Ubs>d=*  
5. 由理想系统到实际系统 g[' ^L+hd  
5}l[>lF  
24 'J  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 XPXIg  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 r= `Jn6@  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 _Eo[7V{NY  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 {T$9?`h~M  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 $f <(NM6?  
G:<aB  
A4x]Qh3OO  
]g3JZF-  
{I%cxQ#y  
应用示例详细内容 NZ:,ph  
=7=]{Cx[  
仿真&结果 pK>N-/?a  
{BN#h[#B{  
1. VirtualLab中SLM的仿真 GY'%+\*tj  
O3,jg|,  
 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)。 Xx~Bp+  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 hn GZ=  
 为优化计算加入一个旋转平面 JX;<F~{.  
8b&/k8i:  
5{X<y#vAC0  
lfow1WRF  
2. 参数：双凸球面透镜 V+Y%v.F  
g wRZ%.Cn  
pI\]6U  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 A:%`wX}  
 由于对称形状，前后焦距一致。 W' VslZG  
 参数是对应波长532nm。 -$ls(oot  
 透镜材料N-BK7。 y'q$|  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 W:2( .?  
6@5+m 0`u3  
`Y$4 H,8L  
*Hn8)x}E  
`4J$Et%S  
%$Tji  
3. 结果：双凸球面透镜 eu-*?]&Di  
%YscBG  
cOJo3p;&  
 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。 zR:L!S  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ITI)soa~  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 rglXs  
.uZ3odMlx  
}o(-=lF  
mO7
]9p  
QA`sx
 
4. 参数：优化球面透镜 QZ  
j</: WRA`]  
{%H'z$|{  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 U%QI a TN*  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 X&`t{Id?6  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 A?P_DA  
 透镜材料同样为N-BK7。 f}P3O3Yv&  
vpr.Hn  
+I|vzz`ZVr  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 O<?R)NH-P  
R&k<AZ  
Ow,w$0(D  
&j"?\f?  
5. 结果：优化的球面透镜 YjKxb9  
",; H`V  
C_JNX9wv  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 dR,fXQm  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,#9PxwrO  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 (hbyEQhF  
|)v,2  
S4z;7z(8+  
YU'E@t5  
6. 参数：非球面透镜  ZBp/sm  
hRhe& ,v  
@I?=<Riu  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 iqWQ!r^  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ]N?kG`[  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ?Z/V~,  
Kn1a>fLaJ_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 W^l-Y%a/o  
9rf)gU3{+L  
>|UOz&  
S.NPZ39}ZE  
}K|oicpUg  
7. 结果：非球面透镜 3f{3NzN  
/a4{?? #e  
64tvP^kp  
 生成期望的高帽光束形状。 M .mf
w#*  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 F={a;Dvrn  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Ad_hKO  
XXa|BZ1RX  
(f"4,b^]  
"^%cJAnLX  
h2d(?vOT  
8. 总结 o>pJPV  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ZD{LXJ{Vm  
$xN|5;+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 fE mr^R  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Lp9E:D->  
wf<M)Rs|  
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。 &tj!*k'  
<)D$51 &0  
扩展阅读 ]c'A%:f<  
ew4U)2J+  
扩展阅读 /j.9$H'y  
 开始视频 Q^")jPd  
-     光路图介绍 PEZ!n.'S  
 该应用示例相关文件： E7hY8#G  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Cw&KVw*  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 N;`n@9BF  
TM%%O :3  
w``U=sfmV  
QQ：2987619807 ]D\D~!R