[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) &J}w_BFww  
应用示例简述 ?%wM8
?  
1. 系统细节 cP&XkAQ  
 光源 TptXH?  
— 高斯激光束 FX:'38-fk  
 组件 QP1bm]QYA  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 V8IEfU  
— 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 U(u$5  
 探测器 ^laf!kIP  
— 视觉感知的仿真 -A;4""  
— 高帽，转换效率，信噪比 N Uq'96{Y  
 建模/设计 EP}NT)z,{  
— 场追迹： 0\Ga&Q0-(O  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 riY[p,  
)ZQML0}P;  
2. 系统说明 q?2kD"%$  
rulw6vTB(  
5Q.z#]Lg  
dT4e[4l  
3. 建模&设计结果 Hpq?I-g<^  
xH/Pw?^  
不同真实傅里叶透镜的结果： F]7$Y  
c&u~M=EW  
UJ1Ecob  
/%5X:*:H  
4. 总结 z{ydP Ra  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 o7WK"E!pF'  
{ZrB,yK  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6<+8[o  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *w_f-YoXp  
(&ABfm/t  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 [sweN]b6F  
u@eKh3!  
应用示例详细内容 - |j4u#z  
[t}$W*hY  
系统参数 a<ztA:xt|1  
7n*[r*$  
1. 该应用实例的内容 7d"gRM;  
~Y /55uC  
E#A}J:  
^lCQHz  
%?~`'vYoi  
2. 仿真任务 1X$hwkof  
c DO<z  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 xBW{Wy
h  
I]OVzM  
3. 参数：准直输入光源 k6PHyt`3'  
~[d|:]  
\4r?=5v*  
c<J/I_!  
4. 参数：SLM透射函数 UM QsYD)  
Lp}>WCams  
j/Rm~!q  
5. 由理想系统到实际系统 -yH8bm'0"  
H^\2,x Z  
r:*0)UZlD  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 @5y ~A}Vd  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 G,6Zy-Y9  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 JSOgq/\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 e$+/;MRq  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 eX9Hwq4X44  
k yI-nE  
DHnu F@M  
07:N)y,  
hB:}0@l6p=  
应用示例详细内容 ;[>g(W+  
1__Mf.A  
仿真&结果 pg;y\}  
I||4.YT  
1. VirtualLab中SLM的仿真 bRzw.(k0`r  
f.cQp&&]r  
 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)。 @<W^/D1#L  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 {~RS$ |  
 为优化计算加入一个旋转平面 W
FBVAD  
0cxk)l%  
Yo$ xz  
g.re`m|Aj  
2. 参数：双凸球面透镜 c7fQ{"f 3B  
"o ^cv  
#^FDFl  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ao(l
j  
 由于对称形状，前后焦距一致。 hn@T ]k  
 参数是对应波长532nm。 u^!c:RfE?  
 透镜材料N-BK7。 ZXR#t?D  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 M XX:i  
@h&crI[c  
].C4RH  
;}BDEBl  
Ct)l0J\XH  
`0qBuE_^h  
3. 结果：双凸球面透镜 }j. [h;C6  
l5R0^!t  
_CDl9pP36#  
 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。 v>&sb3I  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 !PIpvx{aX  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 =Q!)xEK  
?B!=DC@?H  
g;Lk 'Ky6  
D@cv{ _M/  
]$VYzE2e  
4. 参数：优化球面透镜 \~#$$Q-qtU  
foOwJ}JU  
[z^db0PU  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 4CT _MAj  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +TQMA>@g<  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 3bGJ?hpp  
 透镜材料同样为N-BK7。 .1&~@e%=-  
ZM~kc|&  
L:(>O
N  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 OZ/!=;  
H*Tc.Ie  
I,:R~^qJ8v  
?y@RE  
5. 结果：优化的球面透镜 Gw0_M&  
.[E"Kb}=  
45u\v2,C3  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 $\DOy&e  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 z DP  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 FHu -';  
Ev R6^n/  
I\BcG(hlJ  
n8!qz:z/  
6. 参数：非球面透镜 ):Vzv  
VGVZ`|  
UA{tmIC\  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @Y~R*^n"}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 H.D1|sU  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 (L{Kg U&{$  
&@c?5Ie5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7q'_]$  
'>}dqp{Wr  
33{(IzL0  
_m  *8f\  
Qe&K
 
7. 结果：非球面透镜 Aj9Onz,Lg  
~1NK@=7T  
lR^OS*v  
 生成期望的高帽光束形状。 Zewx*Y|
 
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 `v1Xywg9P  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 +0,{gDd+  
vBMuVpzO  
nj (/It  
`+4>NT6cu9  
HywT  
8. 总结 wc3
OOyP@0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -7^A_
!.  
3c"$@W:>  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #!m`A+!~!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 QJcaOXyMS  
A?Dg
eSm  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 f1a >C  
3 e19l!B  
扩展阅读 p m4g),s  
hrT_0FZV  
扩展阅读 _?vh#6F  
 开始视频 =aWj+ggd@  
-     光路图介绍 8$|<`:~J  
 该应用示例相关文件： Z$0+jpG_s  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 pT90TcI2  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 b.`<T"y  
},"T,t#  
2\$P&L a  
QQ：2987619807 GAZTCkB"