[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) +c#:;&Gs  
应用示例简述 #$7 z  
1. 系统细节 Z<6xQTx  
 光源 5"Q3,4f  
— 高斯激光束 j|!.K|9B  
 组件 3>qUYxG8  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 R?!xO-^t  
— 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 5"xZ'M~=  
 探测器 &n+3^
JNl  
— 视觉感知的仿真 FDM
&rQ  
— 高帽，转换效率，信噪比 }c(".v#  
 建模/设计 vAiNOpz#  
— 场追迹： HubSmbS1  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 zq-"jpZG  
R[ p. )F7  
2. 系统说明 t]LCe\#  
x"h0Fe?J  
r1&b#r>  
0:UK)t)3I  
3. 建模&设计结果 D(xg
adr  
5\1Z"?  
不同真实傅里叶透镜的结果： g{wIdV  
bUbM}  
J&UFP{)  
}LQ*vD-Jj  
4. 总结 i>6SY83B}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~8~B VwZ_  
.QOQqU*2I  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 
.b>1u3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %J4]T35^2  
U*F
|Z4{W  
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。 9frP`4<)  
q+2yp&zF  
应用示例详细内容 HpXMPHd  
?z0f5<dL  
系统参数 ) ?rJKr[`  
yZ3/Ia>,  
1. 该应用实例的内容 3nv7Uz  
p%e!&:!  
iJ_`ZM.w  
:/fG %e  
8;9GM^L  
2. 仿真任务 7onMKMktM%  
rm2"pfs  
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。 O @fX +W?U  
_l]`Og@Y  
3. 参数：准直输入光源 ~d6_  
RL/~E xYC  
l!e8=QlJ  
"Q9S<O8)  
4. 参数：SLM透射函数 M>J8J*  
Im%|9g;P  
jQ.]m  
5. 由理想系统到实际系统 *>%34m93  
v
co/h  
}/BwFB+(/  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 s`Fv!  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 m! &bK5+*  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 K6=-Zf  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 R-]QU`c  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 vfzGRr  
2{c ;ELq  
^qqP):0y1V  
;>[).fX>/  
M`\c'|i/  
应用示例详细内容 >U~.I2sz  
6u/3"A]'  
仿真&结果 I$0`U;Xd  
Ne*I$T 5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 \@nmM&7C!4  
[bkMl+:/HG  
 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)。 )xCpQ=nS  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 3 2Q/4  
 为优化计算加入一个旋转平面 !e6;@*  
_=B(jJZ  
G;615p1  
Q_/{TE/sO5  
2. 参数：双凸球面透镜 C-]H+p  
Gdnk1_D>  
'GQ1;9A57  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ]+)z}lr8 C  
 由于对称形状，前后焦距一致。 |s|
>46E  
 参数是对应波长532nm。 h*)spwF-  
 透镜材料N-BK7。 YD2M<.U  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 H? N!F7s  
* b>W  
N J:]jd  
oTo'? E#  
AQ. Y-'\t  
NI=t)[\F  
3. 结果：双凸球面透镜 8<3J!X+  
K]zBPfx  
y% uUA]c*m  
 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。 lE08UEk1i  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 J/w?F
a<  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 )z3mS2  
~CldqXeI  
<;#d*&]  
fMwJwMT8  
nXK"BYe  
4. 参数：优化球面透镜 eOy{]<l3  
td q;D  
JO5~Vj_"  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 +Es3iE @  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 NWwfNb>  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 MR%M[SK1  
 透镜材料同样为N-BK7。 Bcrd}'no  
s\#kqw\x  
LYGFEjS[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 u%a2"G|  
TuwH?{ FzK  
U/yYQZ\)  
w|>:mQnU  
5. 结果：优化的球面透镜 $rs7D}VNc  
m^U\l9LE  
Y {Klwn  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 N_$ X4.7p  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 [:a;|t  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ?F*gFW_k  
2{"Wa|o`  
NeCTEe|V  
>2Al+m<w  
6. 参数：非球面透镜 ^qiTO`lg  
dSsMa3X[n  
P~;NwHZ?k  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Vy
CBJK  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 >~TLgq*  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 j!&g:{ e  
5LhFD  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 vBj{bnl  
9g J`H'  
=4 &9!Z  
@s2z/h0H  
{qx}f^WV  
7. 结果：非球面透镜 93)&  
oQ8W0`bZa  
~c! XQJ  
 生成期望的高帽光束形状。 =B*,S#r  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 e_g7E+6  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 bY+Hf\A  
DB:Ia5|*i  
DDN#w<#  
-78 t0-lM  
cc.zC3Hs3  
8. 总结 N#C,_ k  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 AmRppbj/wO  
v)d\ 5#7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >LFhu6T  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3@KX|-  
vxZvK0b620  
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。 8D)*~C'85E  
KxGK`'E'r  
扩展阅读 ,;O+2TX  
Ts|&_|  
扩展阅读 9FX'Uws  
 开始视频 u <%,Ql  
-     光路图介绍 wB?;
3lTS  
 该应用示例相关文件： #J, `a.  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 6@ET3v  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 fE|([` !  
G7M:LcX  
mj%Iow.  
QQ：2987619807 .^l;3*X@