[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) 4wk-f7I(  
应用示例简述 %{WZ  
1. 系统细节 ?^t"tY  
 光源 v]SHude{  
— 高斯激光束 >{?~cNO&  
 组件 &7"a.&*9xX  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 {|nm0vg`A  
— 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 (hWr!(>C4]  
 探测器 "uf*?m3  
— 视觉感知的仿真 Ysbd4rN  
— 高帽，转换效率，信噪比 HI)MBrj;r  
 建模/设计 d$Y3 a^O|  
— 场追迹： o8Vtxnkg  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 3NAU|//J  
ilJeI@  
2. 系统说明 1henQiIO  
.@KpN*`KH  
G8b/eWtP  
[!1z; /  
3. 建模&设计结果 5{/CqUIl  
D#Fe\8!l  
不同真实傅里叶透镜的结果： db#QA#^S  
=2!AK[KxX  
Jf6uE?.  
ii&{gC  
4. 总结 B w?Kb@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 l,AK  
KzD5>Xf]4$  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k.=67L  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /^ *GoB  
e[
_W( v  
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。 7.g)_W{7}  
#!V [(/  
应用示例详细内容 F[m"eEX  
hpp>+=  
系统参数 eLE9-K+  
i\hH .7G1  
1. 该应用实例的内容 {T|sU\|Q  
8&snLOU -Q  
%
SORs(4  
v\7k  
\;AW/&Ea  
2. 仿真任务 ER,,K._?B  
wUkLe-n,dE  
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。 ]=ar&1}J  
$T* ##kyE9  
3. 参数：准直输入光源 .s$#: ls?  
dv3+x\`9  
nTrfbK@  
]}z;!D>  
4. 参数：SLM透射函数 K|*Cka{  
bDd$79@m  
lsmzy_gV7  
5. 由理想系统到实际系统 hCRW0 I  
:()(P9?  
T3 xr Ua&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 /E>z8J$  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 )US|&> o8  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 u*_I7.}9  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 J]uYXsC  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 }G n2%  
VU,\OOp  
Y ON@G5^  
_i [.5  
$$C5Q;7w!  
应用示例详细内容 0[6llcuj  
cyUNJw  
仿真&结果 {m5tgVi&  
Dz,Fu:)  
1. VirtualLab中SLM的仿真 E:BEQ:(~L  
!NuYx9L?L  
 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)。 w7\:S>;(O"  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 v8g3]MVj3  
 为优化计算加入一个旋转平面 u:H@]z(x  
6w{^S~rqo  
q|m8G  
wP3PI.g-g  
2. 参数：双凸球面透镜 Zrfp4SlZZ  
g3{)AX[Uy  
M52kau  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ^EU&6M2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 cn ,zUG!-h  
 参数是对应波长532nm。  N3^pFy`  
 透镜材料N-BK7。 b7fP)nb695  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 HN>eS Y+  
=0xuH>WY}w  
Z4'"*  
g-xbb&]  
&B3Eq1A  
><iEVrpN  
3. 结果：双凸球面透镜 X?$Eb  
}|f\'S  
xD#PM |I  
 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。 ]!H*oP8a*  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Jl3l\I'  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 `xe[\Z2  
l ,)l"6OV  
jM J[6qj  
a AYO(;3
  
HCQv"i}-  
4. 参数：优化球面透镜 G~)jk+Qq  
><OdHRh@#  
^8)&~q*  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 o)n8,k&nm  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 W"Dj+/uS  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ~bT0gIc  
 透镜材料同样为N-BK7。 uR)itm
c?  
3hR7 ./  
qM@][]j:  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @FkNT~OZ  
,)V*xpp  
f4
s[R0l  
*Q=-7am  
5. 结果：优化的球面透镜 mL+}Ka  
-a3+C,I8g  
4M(w<f\5F  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 4q@o4C<0  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 k}>l+_*+7  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 t,N-|  
)Tng
tt D  
z1!ya#,$  
&g,K5at  
6. 参数：非球面透镜 I>
/`W  
KGi@H
%NN  
2 T{PIJg3  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 SfJ/(q  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 lGG
1d  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 H#
U{i  
O,qR$#l   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 KtEMH  
DJ}xD&G  
#2yOqUO\  
B>X+eK  
T<zonx1  
7. 结果：非球面透镜 tP!sOvQ:  
^ bM;C_<$f  
(]1le|+  
 生成期望的高帽光束形状。 &[cL%pP  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \07Vh6cj  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 r\],5x'xSu  
(/"T=`3t  
K1:F{*  
idO3/>R [  
08k1 w,6W  
8. 总结 e7#=F6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 m OmT]X  
}r^MXv~(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8"8{Nf-"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4Hzbb#  
A9l^S|r  
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。 73}k[e7e  
@D"|Jq=6P  
扩展阅读 1b|< 
 
Z/-%Eb]L1  
扩展阅读 njUM>E,'  
 开始视频 ;k/0N~  
-     光路图介绍 SmR*b2U  
 该应用示例相关文件： ixKQh};5/  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 0l 3RwWj  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 >^InNJd  
|?8CV\D!  
-IX;r1UD  
QQ：2987619807 Wnf`Rf)1z