[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) iBJ*6or
z  
应用示例简述 pRc(>P3;  
1. 系统细节 * VW
\  
 光源 IvIBf2D;Q  
— 高斯激光束 cdU2ph_  
 组件 ?RWd"JTGue  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 k`)LO`))  
— 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 &[cL%pP  
 探测器 \07Vh6cj  
— 视觉感知的仿真 a^[io1}-  
— 高帽，转换效率，信噪比 >;xEzc!W3*  
 建模/设计 EUuMSDp  
— 场追迹： $6!`  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 }WI24|`zM  
.e.vh:Sz  
2. 系统说明
U\VwJ2 {i  
9U}EVpD  
r@%32h  
Qg6m  
3. 建模&设计结果 fil6w</L  
&KR@2~vE  
不同真实傅里叶透镜的结果： t1C{  
S"3g 1yU^_  
;SC|VcbyH  
y_$^Po  
4. 总结 *y(2B
rL>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 eA4*Be;9e  
n+uq|sYVa  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /-|xxy  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 u]dpA  
gX(QRQ  
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。 MeplM$9  
|=%$7b\C  
应用示例详细内容 &OzJ^G\o  
6@F Z,e  
系统参数 vN4X%^:(  
["L?t ^*G  
1. 该应用实例的内容 *;gi52tM  
-;~_]t^a  
q"52-42  
$(CHwG-  
R*&3i$S
 
2. 仿真任务 N@d4)  
i-ogeR?  
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。 >LLzG  
(U.&[B  
3. 参数：准直输入光源 'M'LJ.,"/  
KPO((G0&  
?1412Tq5  
,~4(td+R7  
4. 参数：SLM透射函数 Ppp&3h[dW)  
\Fj4Gy?MW  
1gm{.*G  
5. 由理想系统到实际系统 s[s^z<4G  
}oU&J81  
dF?pEet?2  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 QB@*/Le   
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 \Fe5<G'v  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 B"B  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 bFJn-g n  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ^a}{u$<  
d[Fsp7U}  
q{5Vq_s\  
#M>E{w
9  
=VSieh  
应用示例详细内容 ^IId =V=2  
 9q5[W=|  
仿真&结果 1%:A9%O)t  
y\)w#  
1. VirtualLab中SLM的仿真 JC+VG;kcs  
23fAc"@ B  
 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)。 D2mB4  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 #nxx\,i>  
 为优化计算加入一个旋转平面 gI%n(eY  
D"WkD j"M  
U!`'Qw;  
DxD0iJ=W  
2. 参数：双凸球面透镜 Zuh
T \l  
<;T7qEIlo  
3z ry %qV=  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 H9Z3.F(2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 PDsLJ|:yL  
 参数是对应波长532nm。 }B.C#Y$@  
 透镜材料N-BK7。 R.QcXz?d  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Jzj~uz  
JU6np4  
QRjt.Ry|  
%In"Kh*  
i0!F
  
*~"`&
rM(  
3. 结果：双凸球面透镜 CNz[@6-cYU  
zhe5i;M  
]aR4U`  
 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。 D0P% .r"v  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2=|IOkY  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 |)_R bqZ  
gdT_kb5HL8  
;0*^98K  
SrtmpQ  
y{sA["   
4. 参数：优化球面透镜 {?iqO?  
nXS%>1o,  
2uTa}{/%  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 qw/{o:ce]  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 )X/Faje  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 K_aN7?#.v`  
 透镜材料同样为N-BK7。 {|%O)fr,
 
#Q"vwek  
#jJcgR<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #.)>geLC>9  
$5IrM7i  
F~AS(sk  
r;C\eN  
5. 结果：优化的球面透镜 a\w|tf  
"=(;l3-o  
E-D5iiF  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。
_XZ=4s  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 m5pVt4  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 -Tx tX8v  
m{ fQL  
Om  
)'~FDw\6  
6. 参数：非球面透镜 }v,THj  
v~Qy{dn P  
mW-W7-JhO7  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 q#`^EqtUF  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 m #QI*R XP  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 R!,)?j;  
];;w/$zke  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6~ `bAe`}  
5XI*I(.%/  
B6\VxSX4{  
%b;+/s2W  
=fG8YZ(  
7. 结果：非球面透镜 LDeVNVM  
63S1ed[  
:$aW@?zAY  
 生成期望的高帽光束形状。 L@r.R_*H?s  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 |sa7Y_  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 HW726K*
 
M[u3]dN  
AFTed?(  
xUi!|c  
MPn>&28"|K  
8. 总结 )`mF.87b&h  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 PAV2w_X~  
D~OhwsL4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 acY[?L_6J  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 B5HdC%8/}  
SsX05>  
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。 8$UZL  
]a#]3(o]}  
扩展阅读 X-#mv|3  
7 afA'.=  
扩展阅读 N>%KV8>{L  
 开始视频 sDm},=X}  
-     光路图介绍 ]wpYxos  
 该应用示例相关文件： IQ=|Kj9h  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ',`4 U F  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 l0\>zWLZZ9  
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S\g7wXH  
QQ：2987619807 5qQ(V)ah