[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) .*g^ 
i`  
应用示例简述 3d*wZ9qz  
1. 系统细节 V?o%0
V  
 光源 wT
PHc:2  
— 高斯激光束 ;$rh&ET  
 组件 H0Ck%5
  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 zc%HBZ3p  
— 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 ;@G5s+<l  
 探测器 2M3C 5Fu  
— 视觉感知的仿真 Dh B*k<S  
— 高帽，转换效率，信噪比 udGZ%Mr_  
 建模/设计 RS /*Dp^  
— 场追迹： n%={!WD  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 T{mIkp<  
L|K^w *\C  
2. 系统说明 cK~VNzsz  
QDJe:\n  
SyCa~M!}>  
"c0Nv8_G  
3. 建模&设计结果 WS1$cAD2N  
Lo^gg#o  
不同真实傅里叶透镜的结果： _cD-E.E%  
)SsO,E+t=U  
pQ9~^  
/faP@Q3kR  
4. 总结 P'D'+qS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C&-]RffA  
F
@Cxjz  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8c0ugM  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6SN$El 0|G  
Lt\=E8&rh  
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。 SH#!Y  
W#lt_2!j  
应用示例详细内容 "|W``&pM  
xmbFJUMH  
系统参数 N"&qy3F  
Kzf^ras4u  
1. 该应用实例的内容 ?D S|vCae  
|FxTP&8~  
cux<7#6af  
n`2LGc[rP  
D.
/3,z  
2. 仿真任务 Y5$VWUrB  
R?H[{AX  
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。 +n&9ZCH  
A_JNj8<6r  
3. 参数：准直输入光源 &
& E
)  
$J)2E g  
u[?M{E/HU  
fT  
4. 参数：SLM透射函数 RoeLf Ow  
pQ yH`  
#>\%7b59>  
5. 由理想系统到实际系统 p|o?nI  
a7wc>@9Q,  
i
!dQ Sdf  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;;lOu~-*$p  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 D!nx%%q  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 rX@?~(^ML  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 BhCOT+i;c  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 I2^Eo5'  
Q_M:v  
9  7Mi{Zz  
;P!x/Ct  
<n{-&;>  
应用示例详细内容 Rg6/6/ IN  
~e#QAaXD#5  
仿真&结果 ~Op~~ m  
/w2jlu}yt  
1. VirtualLab中SLM的仿真 zaMKwv}BR  
gtlyQ _V  
 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)。 {axMS yp;  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Z]x)d|3;  
 为优化计算加入一个旋转平面 bA8RoC  
xI(Y}>  
,R2;oF_  
+[Zcz4\9  
2. 参数：双凸球面透镜 ]B>g~t5J  
rw]7Lr_>  
"Iwd-#;$;  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `;\~$^sj}  
 由于对称形状，前后焦距一致。 x>m=n_  
 参数是对应波长532nm。 ~;P>}|6Y  
 透镜材料N-BK7。 bFtzwa5Gc  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ] R-<v&O  
u[~= a5:4  
.:V4>  
h&j9'  
?2i\ERG?  
9G=H
G={  
3. 结果：双凸球面透镜 b5.L== >  
iDrQ4>  
n+%tu"e  
 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。
:1,xse  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 1y}tPkOe7O  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 kQQhZ8Ch  
w6FVSU]sY  
,J ZM%f  
`;H3['~$  
cNvh2JI  
4. 参数：优化球面透镜 IM$I=5ye  
`6QQS3fk!  
#xTu {  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 d6ABgQi0  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 |VE*_G  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 xA {1XS}  
 透镜材料同样为N-BK7。 |dI,4Z\Qb  
cu#s}*Ip  
RuuXDuu:VL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =V*4&OU  
{u_2L_  
'Bb@K[=s  
#uillSV  
5. 结果：优化的球面透镜 5_~QS  
a-Ef$(i_  
tFKR~?Gc
 
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 QB|D_?]  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -e(,>9Q  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 8j<
+ ' R  
k:k!4  
bk{.9nz2  
8bP4  
6. 参数：非球面透镜 Y~+`F5xX<  
M+Jcgb]  
bJ6@ B<  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 )o>1=Y`[z  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 [V_?`M  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 sksop4gu5  
O| zLD  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4C[n@p2  
1l`$.k  
b"QeCw#v`>  
96.Vm*/7  
I7/X6^/}  
7. 结果：非球面透镜 @E5}v  
Pu7cL  
Yiy|^j  
 生成期望的高帽光束形状。 .7Lv  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 vspub^;5\  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :U$U:e  
cgvD>V
Uw  
2lm{:tS  
0nO
p'Ky\k  
ZUxlk+o9d  
8. 总结 VG+WVk  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [d~25  
YMEI J}  
 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<<]L(o8W  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8NS1*\z  
NDaM;`  
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。 ,)
JSXo  
q|fZdTw  
扩展阅读 ]\_T  
uRu)iBd D  
扩展阅读 zLHE;  
 开始视频 N>J"^GX  
-     光路图介绍 ZD'fEqM  
 该应用示例相关文件： E?+MM0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 j/9Uf|z-_  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ; 3WA-nn  
kW=GFj)L  
YN@4.&RP  
QQ：2987619807 g~AOKHUP