[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) f}F   
应用示例简述 k/V:QdD Sb  
1. 系统细节 n+uDg  
 光源 4';(\42  
— 高斯激光束 *>p#/'_E  
 组件 z8hAZ?r1`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 eLAhfG  
— 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 `@|Kx\y4=j  
 探测器 .[4Dvt|>6  
— 视觉感知的仿真 0|_d{/VK4  
— 高帽，转换效率，信噪比 j#)K/`  
 建模/设计 }N<> z  
— 场追迹： ]pP [0S  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 lVQy {`Ns  
vS'5Lm  
2. 系统说明 itW~2#nJz  
sj0{;>>%+N  
o2M4?}TpIV  
)YP9  
3. 建模&设计结果 +=A53V[C  
7cJh
^M  
不同真实傅里叶透镜的结果： <:UP  
$'>h7].  
gT~Yn~~b  
T.p:`}Ma  
4. 总结 2k$~Mv@L  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 s
>^$: wzu  
byUst
m6y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 CA{(x(W\:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^w|apI~HSE  
41V}6+$g  
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。 [Vaw$c-+[y  
Fxr$j\bm  
应用示例详细内容 2{o eJ  
i5 F9
*  
系统参数 x<%V&<z1g  
{)d{:&*K.  
1. 该应用实例的内容 fer~NlX  
oCftI':@  
wO {-qrN  
yl[6b1  
7D%}(pX  
2. 仿真任务 1v^eXvY  
u9}k^W)E  
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。 Hs~u&c  
#n8jn#  
3. 参数：准直输入光源 _ X* A  
D~s TQfWr  
`Mp-4)mn  
hqKftk)+  
4. 参数：SLM透射函数 H_CX5=Nq^  
i>`!W|=_  
g
/ict2!  
5. 由理想系统到实际系统 )6 _+  
T1Q c?5K^  
M@/Hd0$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 dNL<O  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 oJEUNgY&  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。
BL^8gtdn  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 d]*a:>58  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 p7pJ90~E  
i!
JVGs  
S
EeDq/h  
5/)
,HGxi  
#,KjJ  
应用示例详细内容 >$yqx1=jW  
_s_%}8
o  
仿真&结果 g}B|ZRz+{  
RvPC7,vh  
1. VirtualLab中SLM的仿真 e5 ?;{H  
wA#w]8SM  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 `IQ
76Xl  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 NJ;D Qv  
 为优化计算加入一个旋转平面 #H@rb  
C;6N
u W  
JPt=~e(  
*)jhhw=34  
2. 参数：双凸球面透镜 -W:te7  
f/Lyc=-]  
7jZ=+2  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 m*d {pX  
 由于对称形状，前后焦距一致。 @,Iyn<v{B  
 参数是对应波长532nm。 kT+Idu  
 透镜材料N-BK7。 tC,R^${#  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &ZRriqsQg  
{iI"Lt  
k
yFq  
Oz[]]`C1  
U;7Cmti"  
ugwZAC  
3. 结果：双凸球面透镜  6tPgFa#N  
B3lP#ckh  
Sl8A=Ez  
 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。 /
2!Wy6p  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 k-$5H~(PZ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 \!erP!$x.  
QD6in>+B@  
tR,&|?0  
S<f]Y4A&  
\D9J!K82  
4. 参数：优化球面透镜 YQ&Ww|xe  
Vg6/1I  
}J~ d6m  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 P,|%7'?Y  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 G
d:TM]rJ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 nNCG*Vu  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;PO{ ips  
't+ J7  
zJH#J=O  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &X^ -|7~N  
<]~FX25  
f(^? PGO  
[p+]H?(A  
5. 结果：优化的球面透镜 @2LpI*]C  
R|jt mI?  
V!Px975P  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Y;X_E7U  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 _</>`P[  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )Oxsasn)M  
K/Q%tr1W0  
~]MACG:'  
KlMSkdmW  
6. 参数：非球面透镜 ^dR="N  
qHZ!~Kq,"'  
m#\I&(l+  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9vQI ~rz?  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ZU=omRh5  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Yq6e=?-  
X=8CZq4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (R.l{(A  
hu]l{TXi  
*{t]fds  
;;^OKrzWW  
8=GgTpO5  
7. 结果：非球面透镜 Io|3zE*<  
V<:)bG4;d  
9BZyCz  
 生成期望的高帽光束形状。 +N|}6e  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 :7WeR0*%  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :i?7RouO  
yHXQCWY{8;  
.T2P%Jn.  
=t/"&[r  
0eGz|J*7  
8. 总结 n A<#A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 gB3Tz(!  
T{A_]2 G  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Q7!";ol2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (~6D`g`B  
jc$gy`,F  
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。 #nD]G#>e  
d)R7#HLZ7  
扩展阅读 wWI1%#__|o  
U_&v|2o#3  
扩展阅读 IO@Ti(,  
 开始视频 )K.'sX{B  
-     光路图介绍 ~7G@S&<PK(  
 该应用示例相关文件：  dcd9AW=  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 !_No\O  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 QY^v*+lr\  
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1ti9FQ  
QQ：2987619807 Knjg`f