[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)
}EP}D?Mmu  
应用示例简述 W39J)~D^@  
1. 系统细节 f(5;Rf(  
 光源 2%J] })  
— 高斯激光束 Dy8H(_  
 组件 ?P4y$P  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 f.bwA x  
— 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
2aX$7E?  
 探测器 rixVIfVF  
— 视觉感知的仿真 OW@"j;6 3`  
— 高帽，转换效率，信噪比 Ye$; d
~  
 建模/设计 S)W?W}*R\  
— 场追迹： h9!4\{V;h  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ZS=
;)  
]6s/y  
2. 系统说明 O*!f%}  
^f-)gZ&  
eVB43]g  
hh5h \ZI%  
3. 建模&设计结果 <a&xhG}  
[2>zaag  
不同真实傅里叶透镜的结果： 9a_UxF+6/  
uXvE>VpJG  
-#R`n'/  
;' |CSjco  
4. 总结 cIa`pU,6A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @F*z/E}e  
s&Al4>}.f  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 uEG4^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 nEW.Y33  
uFhPNR2l  
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。 1?3+>  
wZ69W$,p  
应用示例详细内容 o|c&$)m  
-o~n06p  
系统参数 !q$>6P  
%++S;#)~  
1. 该应用实例的内容 !0UfX{.  
b'`XFB#V  
qJO6m-  
E>gLUMG$  
,\#j6R,{I  
2. 仿真任务 UV av^<_  
q[}re2
 
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。 |9Yx`_DF  
\ bWy5/+  
3. 参数：准直输入光源 m=v.<+>  
Pth4_]US  
~E_irzOFP  
p_e x  
4. 参数：SLM透射函数 /v|b]Ji  
;=E}PbZt2  
5|t-CY{?b  
5. 由理想系统到实际系统 *CAz_s<  
R/Sm  
wV{j CQ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 p]?eIovi  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 gp~-n7'~O  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 sSD&'K=lq  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。  j0O1??  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 9&<c)sS&B  
'O9Yu{M  
VkJTcC:1  
45iO2W uur  
h.Sbds  
应用示例详细内容 3,{;wJ Z  
9$VdYw7D  
仿真&结果 '%:E4oI  
b j<T`M!  
1. VirtualLab中SLM的仿真 7~ZG"^k  
eb,QT\/G  
 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)。 QJ>=a./  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 #)#'^MZX  
 为优化计算加入一个旋转平面 v<g#/X8  
6z/&j} (  
jv1p'qs4  
&9.3-E47*  
2. 参数：双凸球面透镜 aO9\8\^  
C:bA:O  
{_z6  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 <Nc9F['&#  
 由于对称形状，前后焦距一致。 `ZP[-:`  
 参数是对应波长532nm。 ]^{5`  
 透镜材料N-BK7。 KVViTpZ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 4j i#Q  
(4`Tf*5hHa  
R iV]SgV9  
YYkgm:[  
5"q{b1  
;;U&mhz`  
3. 结果：双凸球面透镜 !ueh%V Ky  
M$f_I +  
I>-}ys`[  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 |BGzdBm^x:  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ]x3 )OjH  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 7Bf4ojKt  
qPhVc9D#  
b Hy<`p0  
WFS6N.Ap  
2elj@EB,M  
4. 参数：优化球面透镜 ?q5HAIZ`  
SxC(:k2b;  
Kj6+$l  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 TFhYu  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 [!ZYtp?Hf  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 td#m>S  
 透镜材料同样为N-BK7。 b~8&P_  
YsO`1D  
>S?7-2X  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?:zMrlX  
qrt2uE{K  
2fPMZ7Zd3  
15DlD`QV  
5. 结果：优化的球面透镜 )*o) iN 7l  
5=4-IO6W[]  
' 94HVag  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 pcm1IwR`  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Ww{-(Ktx  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2Paw*"U  
[Kbna>`  
Me;Nn$'%  
ab6D&  
6. 参数：非球面透镜 2b:I.  
_b=})**  
gJzS,g1]  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 0E&XD&D  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 !}xRwkN  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 7G_lGV_  
D,uT#P  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 %';DBozZ  
s: MJ{r(s  

_'s5FlZq  
!|Y&h0e  
F0Z cV>j}  
7. 结果：非球面透镜 } x'o`GuUf  
'9|R7  
Gs}lw'pK  
 生成期望的高帽光束形状。 [{_K[5i  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [3W+h1  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 9Mv4=k^7|4  
nON
"+c*  
jH4Wu`r;m  
Szlww  
)v.\4Q4  
8. 总结 @{8805Dp  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0+S'i82=M  
nSU7,K`PM  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2f-Or/v  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 v8A{q  
#Cz:l|\ i  
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。 2{#=Ygb0  
E`uK7 2j  
扩展阅读 );x[1*e  
DRi/<  
扩展阅读 XecU&  
 开始视频 \Ng[lN  
-     光路图介绍 %w6lNl  
 该应用示例相关文件： DZ|/#- k  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 k8"[)lDc.  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 %] 7.E  
aeF^&F0  
O<w7PS  
QQ：2987619807 i{/nHrN