[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) Kr%w"$<  
应用示例简述 b^R_8x  
1. 系统细节 =^mBj?(V7  
 光源 aSt:G*a"  
— 高斯激光束 1 Szv4  
 组件 @n^2UJ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 :vJ1Fo!  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 dhV6r  
 探测器 /|p6NK;8L  
— 视觉感知的仿真 (y5]]l  
— 高帽，转换效率，信噪比 _<u>? Qt  
 建模/设计 j2s{rQQ  
— 场追迹： &Ivf!Bgm{Z  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *:"p*qV*  
,m[#<}xXA  
2. 系统说明 JQDS
3v=1$  
`M!'PMX  
6kHuKxY,  
J[al4e^  
3. 建模&设计结果 F4$9r^21r  
$fAZ^   
不同真实傅里叶透镜的结果： P~h0Ul  
u?SxaGEa  
u9j1>QU  
nG~^-
c+  
4. 总结 e4<St`K  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .o)  
uJU;C.LX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Le2rc*T  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 o?5;l`.L}  
4VP$,|a  
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。 7_`_iymR  
C:p`  
应用示例详细内容 (97&mhs3  
$GQ{Ai:VwF  
系统参数 juB/?'$~  
_-z;  
1. 该应用实例的内容 "c
*#ZP  
5`)
[FCQ  
T/P   
nU/x,W[}  
7T?T0x3>  
2. 仿真任务 /X;! F>  
Ygc.0VKMR  
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。 ne# %Gr  
Q|7;Zsd:  
3. 参数：准直输入光源 H](TSt<Q"  
ntn ~=oL  
y$+_9VzYB  
Dv}VmC""  
4. 参数：SLM透射函数 tS[%C)  
z'}z4^35,  
ggUw4w/e  
5. 由理想系统到实际系统 Z9zsvg  
.NMZHK?%  
b q8nV  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 X4/3
vY  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 gH/(4h  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 0}-
MWbG  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 $.O(K4S  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 OQ+kOE&  
Q#pgl
  
rQ)I  
R:U!HE8j  
9^@#Ua  
应用示例详细内容 vs{xr*Ft  
4YA1~7R  
仿真&结果 {i)FDdDGD  
Thuwme  
1. VirtualLab中SLM的仿真 E+P-)bRa  
<AB({(  
 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)。 *
a'I  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 |M|>/
U 8  
 为优化计算加入一个旋转平面 nBtKSNT#Q  
g3c,x kaO  
Oe&gTXo  
m]&y&oz   
2. 参数：双凸球面透镜 &,'CHBM  
?-=<7 ~$  
4K$_d,4`U  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 k#x"'yZ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 m">2XGCn  
 参数是对应波长532nm。 j5m]zh5\J=  
 透镜材料N-BK7。 <1E5[9 q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 O[ug7\cl+  
6f&qtJQ<A  
4d%QJ7y  
F+/#ugI  
),Igu  
*_eY +\j  
3. 结果：双凸球面透镜 4^k+wQU  
QoS]QY'bZ  
|\N))K-2D  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 3e1^r_YI  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 GE}>{x=^x  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 838@jip  
?'^yw C`  
-qpe;=g&f  
?, cI!c`  
GhW{6.^  
4. 参数：优化球面透镜 `FAZAC\  
>Slu?{l'  
&+df@U6i  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 f&? 8fB8{  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 7%i6zP/a  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?e[]UO  
 透镜材料同样为N-BK7。 ,ZvlKN  
Zi.
w+V  
GoPK. E$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0f"la=6  
CFG(4IMx  
Fr1OzS^&(  
I1W~;2cK  
5. 结果：优化的球面透镜 r-5xo.J'  
}PzHtA,V  
3jw4#GW  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ]%[.>mR  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 `,Y/!(:;  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 F*=}}H/  
92Rm{n
 
#XeabcOQ  
2Y%E.){  
6. 参数：非球面透镜 .gA4gI1kH  
z}2  
D>K=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。 qIk(ei  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 [wcp2g3Px  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 p~dj-w  
$rH}2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =p&uQ6.i+  
HQV#8G#B  
Yn8aTg[J  
s^GE>rf  
c)zwyBz  
7. 结果：非球面透镜 pGsu#`t  
}Pj;9ivz  
"^5%g%  
 生成期望的高帽光束形状。 6<9gVh<=w  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 G/&Wc2k  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 YBQ{/"v%|
 
z_L><}H  
z=Khbh  
z&Lcl{<MA  
Vn6]h|vm  
8. 总结 w'<"5F`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 sF p% T4j  
vSGvv43G  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #80M+m  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |\SwZTr  
_[S<Cb*1  
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。 DQ= /J
r~  
myDcr|j-a  
扩展阅读 zE]h]$oi  
7aeyddpM  
扩展阅读 (r"2XXR  
 开始视频 HI{IC!6  
-     光路图介绍 @fI2ZWN|  
 该应用示例相关文件： {S5j;  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 P30|TU+B  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 "i;"  
$ 1v'CT  
q 1+{MPJ  
QQ：2987619807 @tPptB