[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) x.] t
GS  
应用示例简述 GCfVH?Vx  
1. 系统细节 D&~%w!  
 光源 ?N!kYTR%}
 
— 高斯激光束 C4|OsC7J  
 组件 wp> z04  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 rK:cUW0]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 r`h".=oD
 
 探测器 <c!gg7@pm  
— 视觉感知的仿真 =_ b/g  
— 高帽，转换效率，信噪比 kY{$[+-jR  
 建模/设计 #k`gm)|  
— 场追迹： K' <[kh:cl  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b`^Q ':^A  
jiLJiYMg  
2. 系统说明 CXyb8z4/+  
1KBGML-K3  
lCl5#L9  
4neO$^i8J  
3. 建模&设计结果 D>HbJCG4^  
8Gnf_lkI  
不同真实傅里叶透镜的结果： X;l/D}
,.  
PiCGZybCA  
-V[x q  
af9KtX+  
4. 总结 !@N?0@$/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 FOMJRq  
W\;|mEEu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 cY kb3(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9n;6zVV%`  
J|%bRLX@>  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 BzO,(bd!PI  
/wt7KL-I  
应用示例详细内容 fmc\Li  
^m&P0  
系统参数 Vp|?R65S*  
 [)~1Lu  
1. 该应用实例的内容 ?h%Jb^#9  
Q9xb7)G  
"d0=uHd5\  
TB+k[UxB  
N~l*//Ep  
2. 仿真任务 IOdxMzF`m  
,uPcQ  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 nw%`CnzT  
[0]A-#J  
3. 参数：准直输入光源 [wnp]'+!  
>$E;."a  
B%MdJD>  
JTm'fo[  
4. 参数：SLM透射函数 ~&Ne P  
_N^w5EBC]  
LbRQjwc]W  
5. 由理想系统到实际系统 :Q]"dbY^  
%!(C?k!\  
?6
`B;_m  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 fi`\e W  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 4"(rZWv  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 $D!/v)3  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 o.0tD  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 dM= &?g  
liH#=C8l*%  
[xr^t1  
bp=r]nO  
QDJ "X  
应用示例详细内容 2bG3&G  
yV\%K6d|3&  
仿真&结果 tO:JB&vO2  
y#iz$lX R  
1. VirtualLab中SLM的仿真 NLG\*mQ  

S_Wq`I@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)。 Q[rZ1z  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $6pLsX  
 为优化计算加入一个旋转平面 >$L7J=Em  
1(IZ,*i  
Hxgc9Fis  
 #O\as~-  
2. 参数：双凸球面透镜 z06,$OYz  
_OuNX.yrG  
m x |V)  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 86Q3d%;-yo  
 由于对称形状，前后焦距一致。 d9;&Y?fp  
 参数是对应波长532nm。 c:7F 2+p  
 透镜材料N-BK7。 Y'iyfnk  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 6{1=3.CL  
O=RS</01!  
j_N<aX  
I@/ G#3Zr  
pQ:^ ziwa3  
,mp<<%{u  
3. 结果：双凸球面透镜 4hwb] Yz  
"N6HX*  
ge GhM>G  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 :#^qn|{e  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 8$\j| mN  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 {Fw"y %a^  
zH}3J}  
hDJG.,r  
P7XZ|Td4*
 
ra T9  
4. 参数：优化球面透镜 W?
.469yy  
&
3Zb?  
-?)^ hbr  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 :)lG}c  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 xBTx`+%WS  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 nJN-U+)u  
 透镜材料同样为N-BK7。 W{"sB:E  
\~E?;q!  
$e7%>*?m  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v7 *L3Ol  
Yjc U2S"=P  
x'x5tg  
=?6c&Z  
5. 结果：优化的球面透镜 & mOn]  
,X^3.ILz  
1#,4P1"  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 s;OGb{H7  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 r
C^5Z  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 M0fN[!*z  
qS/}aDk&  
iF^qbh%%E  
8c)GUx  
6. 参数：非球面透镜 {kk%_q  
N<rq}^qo  
-K=.A*}  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9Q4{ cB  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 K'Ywv@  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 l2St)`K8  
qhxMO[f  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Unb2D4&'  
s`bGW1#io  
8j#S+=
l>  
6U*CR=4  
'cpm 4mT  
7. 结果：非球面透镜 Q`9c/vPU  
MRt"#CO  
=m2_:&@0x  
 生成期望的高帽光束形状。 (`dz37@*  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 KBB)xez8  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 LRu,_2"  
>k\pSV[  
hAf/&yA@  
F}u'A,Hc  
Q&]|W Xv  
8. 总结 9Y.(xp &vw  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !y b06Z\f  
#]jl{K\f#X  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?4R%z([X7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Fa>f'VXx  
'Eur[~k  
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。 ) 1AAL0F\B  
OK80-/8HI  
扩展阅读 'z8FU~oU  
NF8<9  
扩展阅读 O.B9w+G=  
 开始视频 )ovAGO  
-     光路图介绍 \PxT47[@e  
 该应用示例相关文件： ]oV{JR]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 H}kZ;8  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 vd ls
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QQ：2987619807 _l7_!Il_