[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\:(8C;+  
应用示例简述 \y+F!;IxL  
1. 系统细节 xn#I7]]G  
 光源 qQ\hUii  
— 高斯激光束 ZtZV:re=  
 组件 >WG91b<Xq  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 VHkrPJ[  
— 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 uTFEI.N  
 探测器 F;l<>|vG  
— 视觉感知的仿真 UEb'E;  
— 高帽，转换效率，信噪比 eh# (}v  
 建模/设计 q+=@kXs>+  
— 场追迹： I.0Usa"z  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 w\[*
_wQp  
^C#bW<T  
2. 系统说明 BwA~*5TFu  
&Fr68HNmj  
nWg)zj:  
}E]&13>r  
3. 建模&设计结果 \d8=*Zpz7  
mr\L q~*c  
不同真实傅里叶透镜的结果： rb4g<f|  
iK23`@&%_  
<cd%n-  
))-M+CA  
4. 总结 Z#t.wWSq  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @g` ,'r  
00 ,jneF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @Pg@ltUd  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 23?0'AU  
?d'9TOlD  
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。 4C*=8oe_  
m.X+sP-e  
应用示例详细内容 L{ ^@O0S  
[Cr~gd+q  
系统参数 |xC TX  
V&nJT~k  
1. 该应用实例的内容 SQ.Wj?W)  
WM7/|.HQ  
tAn6pGp  
s:.XF|e{  
q.Mck9R7  
2. 仿真任务 +VFwYdW,  
qf
{B  
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。 jCa;g{#@  
?Gu>!7  
3. 参数：准直输入光源 -C]a2  
$+N^ s^  
U6 R
4UK  
Gi2Ey37]O  
4. 参数：SLM透射函数 55e
n D  
73<yrBxp  
x/^zNO\1  
5. 由理想系统到实际系统 <;"=a
h7A  
|a\TUzq  
H2KY$;X[  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 pZn%g]nRD  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。
Bbp9Q,4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 B)NB6dCp  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 jg/<"/E  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 o\gQYi   
QQcj"s
 
?5gpk1  
_L.yt5_  
U$Z}<8  
应用示例详细内容 N/=3Bs0y-  
|g!# \  
仿真&结果 F4{<;4N0  
p$<qT^]&  
1. VirtualLab中SLM的仿真 1\kehCt  
z#/*LP#oY  
 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)。 |0mI3r  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 )T_#X!  
 为优化计算加入一个旋转平面 1=.?KAXR  
,:{+ H  
*RM'0[1F4  
]vErF=[U,  
2. 参数：双凸球面透镜 u&bU !ZI  
+.cv,1Vx  
I-"{m/PEdg  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 dG+xr!  
 由于对称形状，前后焦距一致。 lY`<-`{I_  
 参数是对应波长532nm。 S#dS5OX  
 透镜材料N-BK7。 B8Z66#EQ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 N|}`p"  
.|-y+9IP  
uUs>/+  
:P~Owz  
z(qz(`eGC&  
E .5xzY  
3. 结果：双凸球面透镜 <rs]@J'p  
e+TNG &_  
<i-RF-*S  
 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。 lla96\R  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ^p/mJ1/s7  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 dPId= w)  
8b!_b2Za  
Is
[0ri  
7&1: ]{_  
htaLOTO;A  
4. 参数：优化球面透镜 rg\w!L(  
*Q?HaG|S  
[G*mQ
@G9  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 )
3  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 KMZ`Wn=  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 {'%=tJ[YX  
 透镜材料同样为N-BK7。 %<t/xAge  
\BW(c)Q  
D5x^
O2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6s;x@g]  
q-#fuD^  
V5+a[`]  
"/5b3^a  
5. 结果：优化的球面透镜 xmDwoLU  
~m7+^c@,  
`Ec+i  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -5K/ cK  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ~WSC6Bh@9  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 al/~  
Nsq%b?#  
4~4Hst#^  
*
O~D lf  
6. 参数：非球面透镜 uY,FugWbl  
mwxJ#  
vq}V0- <  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 aF:
LL>H  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 novZ<?7 5;  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 DVd/OU  
Dts:$PlCk  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 tR3hbL$W  
Zh@\+1]  
b~}}{fm&f  
JLhp25{x  
]+AI:  
7. 结果：非球面透镜 )'JSu=E
j  
pyKMi /)bL  
`*]r.u0  
 生成期望的高帽光束形状。 _[x(p6Xp  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 i!NGX  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ~$`b{  
hf[K\aAk  
'py k  
DQSv'!KFO  
$aG'.0HW  
8. 总结 WKG=d]5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,3wo  
f]Vz!hM~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 99 ["I:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 x;+,lP  
`fs[C  
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。  [7bY(  
T*oH tpFj#  
扩展阅读 $jHL8r\e7  
|l9AgwDg  
扩展阅读 .+y#7-#6  
 开始视频 I ?1E}bv  
-     光路图介绍 (/%}a`2#o  
 该应用示例相关文件： U5Y*xm<  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
n}l Z  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 +wmfl:\^{H  
_Qv4;a  
C oaqi`v4T  
QQ：2987619807 |c;S'36