[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) .h&k jD  
应用示例简述 HHX-1+L  
1. 系统细节 &[NG]V!Oc  
 光源 R8rfM?"W  
— 高斯激光束 ydw)mT44K  
 组件 2aJ
S{[  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 .<tquswg  
— 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 .s+aZwTMT  
 探测器 U9D!GKVp  
— 视觉感知的仿真 >5s6u`\  
— 高帽，转换效率，信噪比 WDFjp  
 建模/设计 V $z} K  
— 场追迹： h/B>S  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 U=hlu  
`
PYJ^I0  
2. 系统说明 >^XBa*4;Y  
T3`ludm^u  
6JKqn~0Kk  
r$]HIvJD  
3. 建模&设计结果 22f`LoM  
vjjSKP6B  
不同真实傅里叶透镜的结果： +cD!1IT:  
3O7!`Nm@  
NPFpq,P>  
wdUBg*X8  
4. 总结 R(n^)^?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `7/Y@}n  
x3PD1JUf  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3e(ehLc4DJ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 oh$Q6G  
=0;^(/1Mc  
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。 Nbp!teH6
  
61xs%kxb..  
应用示例详细内容 sg+uBCGB  
M`ip~7"  
系统参数 C-iK$/U  
E*jP87g  
1. 该应用实例的内容 PssMTEf  
AE} )o)B  
}g4 M2|  
1 5A*7|  
?wO-cnl  
2. 仿真任务 ATR!7i\|  
f]`vRvbe  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 zA[0mkC?$  
T8^5=/  
3. 参数：准直输入光源 )KP5WudX  
t*?0D\b 2  
u;`U*@  
`\+@Fwfx  
4. 参数：SLM透射函数 X$yN_7|+  
]8T!qS(UJd  
gH G
  
5. 由理想系统到实际系统 FXs*vg`  
2Y7)WPn  
;g~TWy^o  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 N2w"R{)j\  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &-m
X ,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 P><o,s"v  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 0lv%`,  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4fKC6UR  
C[%OkPR,H  
Lliqj1&  
W]nSR RWco  
qs QNjt  
应用示例详细内容 0q'w8]m  
[B|MlrZ  
仿真&结果 [3!~PR]  
qcN'e.A  
1. VirtualLab中SLM的仿真 w.0qp)}  
sxt-Vs7+6  
 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)。 B~_d^`  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 PoT`}-9  
 为优化计算加入一个旋转平面 1[yq0^\]M[  
fF V!)Zj  
T16{_  
=hMY2D  
2. 参数：双凸球面透镜 r}jGUe}d  
ANps1w#TP  
7__Q1>o  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 3fh8$A  
 由于对称形状，前后焦距一致。 0JJS2oY/  
 参数是对应波长532nm。 gR}35:$Z-  
 透镜材料N-BK7。  z~>pVs
  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 a@0BBihz  
pf_mf.  
](^(=%  
f0BdXsV#g  
(1NA  
F<(i.o(  
3. 结果：双凸球面透镜 8{Fsm;UsY  
[l8jRT=R  
;JRs?1<='  
 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。 H8'Z#"h  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -^ C=]Medl  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 "^1L'4'S  
gB4U*D0[e~  
!0dNQ[$82  
jr`Ess  
MXyaE~LK  
4. 参数：优化球面透镜 Bk+{RN(w  
4DOK4{4?5  
%zOh  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 FEJ~k1z  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +EAT:,  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ]7rj/l$u  
 透镜材料同样为N-BK7。 wGZR31  
Dxk+P!!K  
%/rMg"f:  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 C*G=cs\i  
UYz0PSV=.  
o^V(U~m]  
SM^-Z|d?  
5. 结果：优化的球面透镜 M5trNSL&u  
Tc+gdo>G  
Kn?lHH*w7  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 {Ixg2=E\  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 3<=G?of  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ZlojbL@|4  
oY=q4D  
:#lIx%l  
7jJbo]&  
6. 参数：非球面透镜 . ]8E7  
@p|$/Z%R,  
^xZ e2@  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Zx$ol;Yd  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ou>vX[{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 W8g'lqc|  
,2]X}&{i  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >\!4Mk8  
1R.4:Dn_  
J4YBqp  
5ZY)nelc  
>5 b/or  
7. 结果：非球面透镜 >Ng)k]G  
Xo{`]  
Y[SU&LM  
 生成期望的高帽光束形状。 RL[E X5U  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 A!63p$VT;  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 j(#%tIv  
?tg  y|  
>b.^kc  
cubUq5  
_e!F~V.  
8. 总结 w-$[>R[hw  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  oK9'  
S|B$c E  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 rx:z#"?I  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0D~ C 5}/4  
Fd\e*ww'  
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。 y/c%+Ca/  
V84*0&qOW  
扩展阅读 -p-0;Hy  
2yo cu!4l  
扩展阅读 P6U%=xaC  
 开始视频 zX7q:Pt  
-     光路图介绍 ~2_lp^Y  
 该应用示例相关文件： {w^uWR4f  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 hF&}lPVtv  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [{&jr]w`|  
AN9[G  
sNU}n<J-  
QQ：2987619807 z"F*\xa