[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) @|}BXQNd  
应用示例简述 )E#2J$TD  
1. 系统细节 fBn"kr;  
 光源 hU]HTX'R  
— 高斯激光束 lbdTQ6R  
 组件 +!IQj0&'Y3  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~[WF_NU1y  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 <*!i$(gn  
 探测器 v1JS~uDz  
— 视觉感知的仿真 |'O[7uT  
— 高帽，转换效率，信噪比 V r(J+1@  
 建模/设计 Kv'n:z7Md  
— 场追迹： rl#vE's6.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。 ;22l"-F  
eN?Y7  
2. 系统说明 7uorQfR?  
kd`0E-QU  
^9OUzTF  
1n5(S<T  
3. 建模&设计结果 >T2LEW  
,#FLM`  
不同真实傅里叶透镜的结果： '>$EOg"  
i,A#&YDl  
Zn=T#o  
VGHWNMT  
4. 总结 2~[@_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v~3B:k:?l  
v2r&('pV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;8WZx  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 h&.wo !  
&AVpLf:?  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 X"gCRn%tn  
/+*#pDx/zW  
应用示例详细内容 )#|<w9uec  
%*aJLn+]_R  
系统参数 DFhXx6]  
_lzyMEdr  
1. 该应用实例的内容 NN0$}acp  
YprHwL  
|(moWY=  
WW+l'6.  
}bN%u3mHws  
2. 仿真任务 6S6f\gAM  
HEL!GC>#  
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。 DRqZ,[!+
 
b" xmqWa  
3. 参数：准直输入光源 MMB@.W  
J"=1/,AS  
Om{l>24i.\  
{3})=>u:S  
4. 参数：SLM透射函数 L9pvG(R%  
l4n)#?Q?  
^7;JC7qmN  
5. 由理想系统到实际系统  Qk!;M|
 
y4h=Lki@
 
Vpy 2\wZWb  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 '$4O!YI9@  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 %r&-gWTQ,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 pa}*E  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ??TMSH  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 KH\b_>wU2  
 ^pn(=4  
~GE$myUT\p  
qE'9QQ>:b  
V8eB$in  
应用示例详细内容 ^pM+A6 XY  
=rdY @  
仿真&结果 Ii7QJ:^  
dU\%Cq-G)  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?#yV3h|Ij  
8|E'>+ D_-  
 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)。 K)TrZ 2  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 G=;k=oX(  
 为优化计算加入一个旋转平面 >~`C-K#  
0$7.g!h?  
"[}O"LTQ  
cYXM__  
2. 参数：双凸球面透镜 pP(XIC  
ng:Q1Q
9N  
qY\f'K}Q*  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 JdZ+Hp3.  
 由于对称形状，前后焦距一致。 AeAp0cbet  
 参数是对应波长532nm。 0]HYP;E"U  
 透镜材料N-BK7。 WyP W*  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 f|u#2
!7  
e#/E~r&  
}I`a`0/  
[r/k% <  
5NJ4  
oD}uOC}FS{  
3. 结果：双凸球面透镜 v]B L[/4  
0Z{j>=$  
czlFr|O;  
 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。 eT2*W$  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ?xK,mbFgl  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 S*AERm  
e.c3nKXZ q  
Zo>]rKeV  
pLv$\MiZ  
=IAsH85Q  
4. 参数：优化球面透镜 Gycm,Cy  
QRLt9L  
> xIJE2  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 nC{%quwh{  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 0a"igq9t  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 02BuX]_0g  
 透镜材料同样为N-BK7。 VbBPB5 $q  
%X9r_Hx  
a~8[<Fomj  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 l7
De6A"  
.$@R{>%U  
{nU=%w"\  
'mV9{lj7E  
5. 结果：优化的球面透镜 IKie1!ZU{"  
3]?#he  
zSb PW6U  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 soCi[j$lH  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9P{;HusNw  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 T6ENtp  
b%cF  
RoAlf+&Qb  
sUE?v9  
6. 参数：非球面透镜 C!7>1I~5  
]r_;dYa  
}`+B=h-dW  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 D-N8<:cA  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 a'\o7_  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。  ^eoLAL  
KF4PJi;*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |r bWYl.b  
H:"maS\I  
z3uW)GQ.  
`O'`eY1f  
P (S>=,Y&  
7. 结果：非球面透镜 *}8t{ F@k  
[LRLJ_~g5  
MX+Z ?  
 生成期望的高帽光束形状。 \rPbK+G.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 I"KN"v^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 \}]!)}G  
^n+!4(@=  
<I"S#M7-s  
`7H4Y&E  
p0pWzwTG3  
8. 总结 P\_`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;,]P=Ey  
0:b2(^]bg  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *&f$K1p  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -ig6w.%lk  
3N_"rNKD  
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。 /q5:p`4{J  
o;?/HE%,[  
扩展阅读 'R_g">B.  
~}<DG1!  
扩展阅读 p ]d]QMu  
 开始视频 'e6WDC1Am(  
-     光路图介绍 ciMzf$+G$  
 该应用示例相关文件： E4hLtc^ +
 
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 x.q+uU$^  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 YQY%M>F@d%  
5ls6t{Ci  
;amXY@RmH  
QQ：2987619807 N$[{8yil^w