[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)  rjnrju+  
应用示例简述 iDqoa\  
1. 系统细节 !R`
{ TbN  
 光源 =[7Av>  
— 高斯激光束 FGBbO\</  
 组件 e~"U @8xk~  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 1T n}
 
— 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 SQ+Gvq%Q]  
 探测器 ('+d.F[109  
— 视觉感知的仿真 yyTnL 2Y9  
— 高帽，转换效率，信噪比 ,f?*{Q2  
 建模/设计 ^E>3|du]O  
— 场追迹： cQ}{[YO  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 6[AL|d DK  
-"9  
2. 系统说明 r
Ez^  
C\hM =%  
|-~Y#
]  
6j|{`Zd)G  
3. 建模&设计结果 @_{=V0  
DzRFMYBR  
不同真实傅里叶透镜的结果： _+3::j~;m  
#~=RyH  
Q\0'lQJdy  
P[fq8lDA  
4. 总结 J]r^W)O  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [mueZQyI?0  
u_Z+;{]Pj  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <wHP2|<l*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 WTiD[u  
`XDl_E+>l  
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。 ,<X9Y2B  
h;'~,xA  
应用示例详细内容 b\,+f n  
tpx2IE  
系统参数 B`sAk %  
1{.9uw"2S  
1. 该应用实例的内容 A]3k4DLYS  
f%8C!W]Dm  
tQ601H>o  
z0Z%m@  
W}ofAkF  
2. 仿真任务 9jGu}Vo  
c+GG\:gM  
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。 f?)-}\[IR{  
*=xr-!MEk  
3. 参数：准直输入光源 [<TrS/,)>  
^kSqsT"  
e~(5%CO>#j  
c4zR*  
4. 参数：SLM透射函数 VS|2|n1<6  
bs1Rvx1:J%  
IUct  
5. 由理想系统到实际系统 d0 /#nz  
&>}5jC.I  
D3K8F@d  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 R/a*LSe@&  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 (uidNq
 
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 7>*vI7O0l  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Q=dy<kg']  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 d<x7{?~.DK  
2b8L\$1q  
K"@M,8hb  
Ef{Vp;]  
.5{ab\_af  
应用示例详细内容 Mrb)  
_h1mF<\ X^  
仿真&结果 }l9llu   
8Xs8A.  
1. VirtualLab中SLM的仿真 }SCM I4\  
+x}<IS8  
 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)。 cQ_Hp <D  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ny)X+2Ae  
 为优化计算加入一个旋转平面 h2J x]FJ  
[z9Z5sLO  
FHI ;)wn=  
BTrn0  
2. 参数：双凸球面透镜 x'R`. !g3  
mpJ#:}n  
"kqPmeI  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 }*"p?L^p{  
 由于对称形状，前后焦距一致。 h@@=M  
 参数是对应波长532nm。 @U
}1EC{A  
 透镜材料N-BK7。 QP J4~  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 P7/X|M z  
xKp4*[}m  
t\ewHZG"  
jW@
Uo=I[  
.kfIi^z  
x-3\Ls[I  
3. 结果：双凸球面透镜 L*JjG
sTH  
~&bq0(  
*;*r8[U}q  
 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。 {/:x5l8  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~e@z;]CiY  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ')3 bl3:  
[ibu/W$  
XOS[No~  
7Jho}5J  
"#\;H$+  
4. 参数：优化球面透镜 n7-6- #  
pIX`MlBdF  
LSr]S79N1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 dlTt_.  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 >\3V a  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Y/zj[>  
 透镜材料同样为N-BK7。 C>*u()q>4h  
ZExlGC  
>I&5j/&}+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 kpN)zxfk  
H~1jY4E  
}Kbb4]t|"  
fmDCPkj  
5. 结果：优化的球面透镜 kL"2=7m;  
wi6 ~}~%  
o
:Sa, !DK  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ckE-",G  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 b!5~7Ub.No  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 + @s"zp;F  
[:SWi1cK2  
n8ZZ#}Nhg  
^sLdAC  
6. 参数：非球面透镜 |H+UOEiv,p  
.jjG(L  
4)urU7[ &)  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 V{3x!+q  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 hy"\RW  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 9N3o-=  
R|87%&6']
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =R$u[~Xl2X  
|"CZ
T#  
,uhb~N<  
>$/>#e~  
V#gK$uv  
7. 结果：非球面透镜 @>2i+)=E5  
7CURhDdk  
nV/G8SeI  
 生成期望的高帽光束形状。 `%"\@<  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 r1{@Ucw2  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 XnMvKPerv'  
aP
@N)"  
Ad9}9!<  
Nkth>7*  
:zke %Yx  
8. 总结 ,~@X{7U  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 o&)8o5  
,pQZ@I\z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Nv}=L : E  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Ma']?Rb`  
tOd&!HYL  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 rCbDu&k]  
Q}K"24`=  
扩展阅读 &P}_bx  
S8wLmd>  
扩展阅读 U!?_W=?  
 开始视频 Sc1 8dC0  
-     光路图介绍 :vqgGKml$  
 该应用示例相关文件： gw3K+P  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 e L^|v  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 u=?.}Pj  
n&;85IF1  
BxWPC#5  
QQ：2987619807 ~Z?TFg