[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) w5vzj%6i  
应用示例简述 OGcW]i  
1. 系统细节 y\n#`*5k  
 光源 ,b<m],p  
— 高斯激光束 6H!l>@a7v  
 组件 XaaR>HljJ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Z-L}"~  
— 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 !ZM*)
6^  
 探测器 QJ%N80  
— 视觉感知的仿真 Ih[k{p  
— 高帽，转换效率，信噪比 or"
9I1o  
 建模/设计 fjMmlp  
— 场追迹： sw50lId  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 8yybZ@  
/GF"D5  
2. 系统说明 FzF#V=9lP  
hb(H-
`16  
lSy_cItF  
|+Xh ^E  
3. 建模&设计结果 4j(*%da  
FjW%M;H  
不同真实傅里叶透镜的结果： h(i_'P?  
i&-g  
RLO<5L  
a :CeI  
4. 总结 6%V#_]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HP=5a.  
M 9 N'Hk=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _`Dz%(c  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 YpvFv-  
sfp.>bMj  
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。 \Hu?K\SWs  
D7Ds*X`!l  
应用示例详细内容 "2:#
bXM-  
V$ho9gQ!l[  
系统参数 r@Xh8 r;  
N.vkM`Z  
1. 该应用实例的内容 R8|FqBs  
/S9n!H:MT  
p3B_NsXVZ  
qxHsmGV  
y(j vl|z[  
2. 仿真任务 u"(2Xer  
$gdGII&n  
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。 N::.o+1  
~g *`E!2  
3. 参数：准直输入光源 JY9hD;`6y  
.p'\@@o5  
R4XcWx*pQ  
7H. HiyppW  
4. 参数：SLM透射函数 E6xWo)`%5s  
^mZTki4  
h[]3#  
5. 由理想系统到实际系统 !6_tdZ  
_mDvRFq  
mnH1-}oL  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 C7!=LiK}  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Yt;@@xe&  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 _m1WY7
  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 h}%yG{'/M=  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 30h1)nQ$h}  
;{rl Y>  
{ZgycMS  
y9Q"3LLic`  
`(L<Q%  
应用示例详细内容 L/:u  
!Op18hP$  
仿真&结果 L\^H#:?t  
[~ |e:  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Ay\!ohIS3  
fQ,(,^!;  
 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)。 BYs^?IfW  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 "#`c\JuR]  
 为优化计算加入一个旋转平面 hN_,Vyf  
.w)T2(  
]I0(_e|z}  
:6frx=<  
2. 参数：双凸球面透镜 #e;\Eap  
H@8 ;6D  
q8vRUlf  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 1H,hw  
 由于对称形状，前后焦距一致。 umc\x"i%  
 参数是对应波长532nm。 .:jfNp~jt  
 透镜材料N-BK7。 hH@pA:`s  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Dz&<6#L<  
_:9-x;0H2  
;?:X_C  
QX393v!  
yO09NQ 5u  
f5QJj<@  
3. 结果：双凸球面透镜 zgHF-KEV  
pmi`Er  
atWAhN  
 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。 $kk!NAW  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 \)T4NN  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 %Tv^BYQAZ  
[+v}V ,jb  
f<G:}I  
cc$+"7/J^c  
;u: }rA)  
4. 参数：优化球面透镜 #$9rH 2zd  
3:WXrOl  
]Q\/si&  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 WD5ulm?91|  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 :S |)  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 >|So`C3:e  
 透镜材料同样为N-BK7。 @VcSK`  
p![CH  
ssC5YtF7X  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 hgi9%>oUB  
K%"cVqb2V  
o\YF_235  
&4O0}ax*Zm  
5. 结果：优化的球面透镜 {CR'Z0  
/0H39]y!~  
Ju7nvxC  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 qZ7/d,w  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 D;al(q  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Ka\%kB>*`  
 !(<Yc5  
-3T
6ck  
0BTLIV$d;  
6. 参数：非球面透镜 4!dN^;Cb  
UN}jpu<h  
T9+ ?A l  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 }Ik{tUS$  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 G&Sp }  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Y+tXWN"8  
:#QYwb~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {<- BU[H  
*tda_B 2  
8PV`4=,OI  
+cVnF&@$  
AhA
RBgf<  
7. 结果：非球面透镜 Dyj5a($9"{  
Whq@>pX8  
$Q|t^(  
 生成期望的高帽光束形状。 dviL5Eaj  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ~a5p_xP  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ?b~Vuo  
~sQN\]5VW  
YQ_3[[xT  
HX{O@
 
\S@;>A<J  
8. 总结 <Dw`Ur^X5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [2!K 6  
#<bt}Tht  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 451r!U1Z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !z;a>[T'  
)BY\c7SG  
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。 V
et7a_  
KFd"JtPg  
扩展阅读 sSi1;9^o  
EIwTx:{F  
扩展阅读 bO:Ei  
 开始视频 g`!:7|&,_  
-     光路图介绍 }xHoitOD  
 该应用示例相关文件： _{o=I?+]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 B8_w3;x  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 9(Vq@.;Z`j  
Dqe/n_Z  
jl=<Q.Mm7  
QQ：2987619807 d9[*&[2J|