[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) Cn;H@!8<s  
应用示例简述 @b*T4hwA.  
1. 系统细节 }t D!xI;  
 光源 L+rySP  
— 高斯激光束 0 ,Qj:  
 组件 *<1x:PR  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 y7)[cvB  
— 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 8^/Ek<Qb|  
 探测器 &iiK ZZ`_o  
— 视觉感知的仿真 <<On*#80w  
— 高帽，转换效率，信噪比 0/P-> n~  
 建模/设计 bC4*w O  
— 场追迹： f9
3rY<  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 0tm_}L$g=b  
Be>c)90bO_  
2. 系统说明 m)|.:sj  
0SCW2/o8  
[^d6cMEOlc  
hW!@$Ph  
3. 建模&设计结果 2@m(XT (  
@z$pPo0fW  
不同真实傅里叶透镜的结果： J%f=A1Q  
<aSLm=  
>c y.]uB  
m wEVEx2
4  
4. 总结 XJlDiBs9=Q  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [+MH[1Vr={  
Z>Kcz^a#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 gv
c' $9%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 o(X90X  
:Bv&)RK  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 sx(l  
me[J\MJ;w^  
应用示例详细内容 :^-HVT)qF  
snTJe[^d  
系统参数 ~b$z\|Y  
*4hOCQ[  
1. 该应用实例的内容 "Yfr"1RmO  
;sck+FP7w  
'tV"^KQHI  
xU13fl  
0bPJEEd  
2. 仿真任务 ^{fi^lL=  
$E`iqRB  
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。 jWv3O&+?X  
q0b`HD  
3. 参数：准直输入光源 Z\*5:a]  
C?/r}ly<\  
Bgk~R.
l  
w*6!?=jP  
4. 参数：SLM透射函数 qtdxMX]iR  
^Z-.[Y  
C:s^s  
5. 由理想系统到实际系统 /HjI=263  
{? K|(C  
9&XV}I,~?|  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 D?\"  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 TRySl5jx@  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 @wEKCn|}o  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 STXqq[+Rf  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 n $O.>
 
G&%nF4  
oA!5dpNhU  
JI+KS  
u"#6_-0y  
应用示例详细内容 7}#*3*
]  
H)j[eZP  
仿真&结果 1C}
pv{0:&  
~ F?G5cN5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Pghva*&  
EU^}NZW&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)。 \'s$ZN$k  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 + 4V1>e+  
 为优化计算加入一个旋转平面 9
&O#+FU  
+K$5tT6b  
;<bj{#mMv  
Qr|N)  
2. 参数：双凸球面透镜 Nh1e1m?  
NRHr6!f>  
k\+y4F8$x  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 teq^xTUF[  
 由于对称形状，前后焦距一致。 8m/FKO (r  
 参数是对应波长532nm。 v2M"b?Q  
 透镜材料N-BK7。 |n|U;|'^  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3r~>~ueZ  
1EC-e|M.  
{2}tPT[a(  
_S9rF-9G]  
n=<NFkeX  
vi[#?;pkF  
3. 结果：双凸球面透镜 ||{T5E-.F  
+ AcKB82  
q:`77  
 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。 T@K7DkP@  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 z9k*1:  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 tsTR2+GZS  
pY{;
Yn&t  
PtVo7zOye  
^[X|As2  
~ V@
xu{  
4. 参数：优化球面透镜 }j+~'O4m  
o9KyAP$2
 
Tm%$J  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8N=%X-R%  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 r.^0!(d  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 7>nhIp))  
 透镜材料同样为N-BK7。 S+.21,  
Pcs^@QP  
=&di
4'`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 MuDFdbtR  
?o2;SY(-  
c[(yU#@  
:3111}>c  
5. 结果：优化的球面透镜 ]4Nvh\/P9  
Gkdm7SV  
mV6#!_"  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 D+| K%_Qq  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ~mN g[]  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ?60>'Xjj  
_v1bTg"?  
(\Rwf}gyR  
%iK%$  
6. 参数：非球面透镜 d4jVdOq2  
AC9{*K[  
fC=fJZU7$  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 MC4284A5  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 9uA, +  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 th5,HO~  
[Z#
+gh  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9T8
|y]0F  
NzjMk4t  
$a`J(I  
>pgQb9 T+_  
?"()>PJx  
7. 结果：非球面透镜 ?F!EB4E\y}  
P#AAOSlLV  
\BN|?r$a  
 生成期望的高帽光束形状。 ~Y\QGuT  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 k%{ l4  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 w@87]/4Rq  
RxlszyE  
6{5q@9F  
N YCj; ,V  
W;^Rx.W  
8. 总结 aML#Z|n  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 qIB>6bv#x  
x}v1
X`6b  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *
y)4D[ z-  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IeO-O'^&`  
:9(3h"  
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。 +c-6#7hh  
smQ4CLJ  
扩展阅读 aL88E  
%,33gZzf  
扩展阅读 BTOA &Ag  
 开始视频 )\8URc|J  
-     光路图介绍 _o\>V:IZ  
 该应用示例相关文件： Ynvj;
  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 wHA/b.jH  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 )X7e$<SU*  
$"/UK3|d  
_~juv&  
QQ：2987619807 b2G2cL-(