[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) VAZ6;3@cd  
应用示例简述 qX!P:M  
1. 系统细节 {~eVZVv  
 光源 u6~/" _FwY  
— 高斯激光束 >^%TY^7n  
 组件 (Zv/(SE5%  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 f hr QJ  
— 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 5j-?Uf  
 探测器 ~!TRR.  
— 视觉感知的仿真 ?ZT+4U00U  
— 高帽，转换效率，信噪比 ^`oyf{w@  
 建模/设计 [78^:q-/0  
— 场追迹： by0M(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。 0?8{q{ o+  
eh}{\P  
2. 系统说明 t5jZ8&M5]  
8K0@*0  
e2$k %c~  
8iwqy0<  
3. 建模&设计结果 N?krlR  
sc &S0K  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8!u8ZvbFG  
`f+l\'.s  
2/V9Or52  
IJV1=/NJW  
4. 总结 uPveAK}h  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .@(9v.:_u  
E]j2%}6Z%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0*}%v:uN9  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 nA>kJSL'$  
gl~>MasV&  
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。 ?:XbZ"25pJ  
/4PV<[ :_  
应用示例详细内容 Ju.B!)uS#  
3,RaM^5dV  
系统参数 6Cd% @Q2cr  
6`Af2Y_  
1. 该应用实例的内容 9py*gN#  
~]&,v|g&  
*%wfR7G[B  
9>na3ISh  
]Uee!-dZ  
2. 仿真任务 ?A7_&=J%  
(R)(%I1Oz  
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。 1JXa/f+  
szx7CP`<8  
3. 参数：准直输入光源 vkQkU,q  
;.4A,7w#  
G 0;5I_D/  
dJ}E,rW}  
4. 参数：SLM透射函数 A$]&j5nh|  
i-`n5,  
/?wH1 ,  
5. 由理想系统到实际系统 UBy< vwnU  
g1s\6%g  
%t:pG}A>:C  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 xVn"xk  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ToWtltCD  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Eu^?e  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 u79,+H@ep  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ufekhj  
"Wz#<! .r  
/X
_g[*]?  
bEJz>oyW"  
05cyWg9a  
应用示例详细内容 J<4egk4  
QXcSDJ  
仿真&结果 #gL$~.1  
&>m# "A\^  
1. VirtualLab中SLM的仿真 |*+f N8  
N5%zbfKM  
 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)。 RN3-:Zd_X  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 W+C@(}pt  
 为优化计算加入一个旋转平面 ,c;u]  
F.0
CJ
7s  
}yfSF|\  
l12_&o"C~  
2. 参数：双凸球面透镜 %ur_D
Q  
K9YD)351t  
@1w9!\7Vt  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 -!k$ Z  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (A\p5@ht  
 参数是对应波长532nm。 :bhpYEUMx  
 透镜材料N-BK7。 nf7l}^/UE  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 .%(Q*ioDh  
VQQtxHTC3  
U?}>A5H  
4t0B_o"  
^\z.E?v%  
Gqz<;y  
3. 结果：双凸球面透镜 _'yN4>=6u  
l<]@5"wN  
$H9+>Z0(  
 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。 0?tn.<'B8T  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 J4I
x\r_  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 1,tM  
5gPcsn"D  
MMZdF{5@G  
K9#=@}!3L  
=X0"!y"  
4. 参数：优化球面透镜 i9qn_/<c  
us2X:X)  
Tq r]5  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 @o[C Xrz  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @C]
Q;>^|  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ~qG`~/7  
 透镜材料同样为N-BK7。 xMAfa>]{n  
Q!%4Iq%jr  
hpxqL%r  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f#s /Ycp+  
$rAHtr  
#sn2Vmi  
&:i|;^^2  
5. 结果：优化的球面透镜 [/s^(2%  
v[r5!,F  
FY^[?lj  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 (o!v,=# 6{  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Hqel1J  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 r+}5;fQJ  
u*I=.  
eVobs2s  
/.'tfy$  
6. 参数：非球面透镜 jIq@@8@o  
z%Xz*uu(|  
9!u=q5+E  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 2{v$GFc/  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 HAHv^  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Ag3[Nu1  
&i&k 4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 S1iF1X(+?X  
-'j_JJ  
:N\j@yJK  
woctnT%"Q/  
a@E+/9  
7. 结果：非球面透镜 2VrO8q(  
?R 4sH  
vtvF)jlX  
 生成期望的高帽光束形状。 _I$\O5  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 h|=<I)}z  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
As&=Pb9  
IXm}WTgF!  
GOT@  
EJM6TI"  
7QXA*.' F  
8. 总结 p;[">["  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 '[E|3K5d  
7oPLO(0L  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 t% -"h|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 f^P:eBgpx  
hL1q9%  
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。 Q>jx`68'KI  
FT*OF 3  
扩展阅读 HLL[r0P`F  
pvCf4pf~  
扩展阅读 Md~% e'  
 开始视频 njbEw4nX  
-     光路图介绍 :[;]6;
 
 该应用示例相关文件： cQ= "3M)~r  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 g"Eg=CU  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真
Q.3oDq  
k<1BE^[V  
-8j<`(M'5  
QQ：2987619807 huMNt6P[