[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) 5(W"-A}  
应用示例简述 &zQ2M#{82  
1. 系统细节 &R|/t:DN  
 光源 GLn{s  
— 高斯激光束 F/m^?{==~*  
 组件 #j#_cImE  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 BR^7_q4q  
— 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 x\&`>>uA  
 探测器 4Wy<?O2  
— 视觉感知的仿真 !3i
Gz_y  
— 高帽，转换效率，信噪比 svelYe#9z  
 建模/设计 PiV7*F4qI.  
— 场追迹： bWl5(S` 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。 l$K,#P<)  
+$xeoxU>;  
2. 系统说明 2oa#0`{  
O20M[_S  
O3N0YGhJ  
aK,z}l(N  
3. 建模&设计结果 VL[R(a6c <  
;fw1
 
不同真实傅里叶透镜的结果： x}U8zt)yD3  
*5zrZ]^  
"fg](Cp[z  
VIP7OHJh  
4. 总结 M3p   
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =X?\MVWB  
SVjl~U-^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
2<&B
w2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1h*)@  
"#v=IJy&r  
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。 #`GY}-hL!  
^8 ' sib  
应用示例详细内容 k5kdCC0FCk  
@i^~0A#q*  
系统参数 yCJFo  
as=m`DqOh  
1. 该应用实例的内容 t9&cE:n  
zkTp`>9R  
7&KT0a*  
/h v4x9  
h25G/`  
2. 仿真任务 aNyvNEV3C  
kc/{[ME  
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。 \%sVHt`c  
@fuM)B1"  
3. 参数：准直输入光源 C^QtSha
 
Q]rD}Ckv-  
iK?b~Q  
Z/^
 u  
4. 参数：SLM透射函数 "cTncL  
5Z4-Z  
tbnH,*  
5. 由理想系统到实际系统 Kj=b[e%  
j)t+jcMUI  
iHf-{[[Z  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 SuZ&vqS  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Qu,8t8  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 a[lY S{  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `%3/   
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 m/NdJMoN=  
yr#5k`&\_  
gyS+9)gY  
IVlf=k  
%4\
OPw&  
应用示例详细内容 [m+iQVk'  
zI~owK)%Z  
仿真&结果 1FtM>&%4  
n.hv!W0  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ~}K5#<  
i(?,6)9  
 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)。 -@>BHC  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 X-Wz:NA  
 为优化计算加入一个旋转平面 tNVV)C  
zrVC8Wb  
i&8FBV-  
1 nvTce  
2. 参数：双凸球面透镜 `nUO l  
[
![%9'+P  
Th`skK&U  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 x.1-)\  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Og;-B0,A  
 参数是对应波长532nm。 +.y .Mp  
 透镜材料N-BK7。 r%DFve:%  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Z ,^9Z  
%!ebO*8q  
K ~44i  
x\2?y
m@  
fjnTe  
)} DUMq7  
3. 结果：双凸球面透镜 Oi"a:bCU  
E&Qi@Ty  
9+,R`v  
 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。 !L5jj#0  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ^$%Z!uz  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 RFh"&0[  
B12$I:x`  
EkT."K  
C@N1ljXJT  
k%[3Q>5iM  
4. 参数：优化球面透镜 y]%w)4PS  
+l^LlqA  
R{,ooxH\J  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 :a:[.  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 6io, uh!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 W&h[p_
0  
 透镜材料同样为N-BK7。 Z%Z9oJ:  
zF4
[}*  
cNzt%MjP  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?Z\Yu'  
lCW8<g^  

o`khz{SU:  
*M7E#bQ5B  
5. 结果：优化的球面透镜 ~f|Z%&l|  
7j5f ;O^+  
E2GGEKrW  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 X &2oPo  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 hzI*{  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 0oy-os  
*9ywXm&?  
x*oWa,  
ch5s<x#CE  
6. 参数：非球面透镜 j?b\+rr  
3M5#4n\v$  
,? E&V_5  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Li 2Zndp  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 M(|  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 w",? Bef  
TG n-7 88  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 '2hbJk  
}awzO#  
!gwjN_ZJ^  
;0ME+]`"3  
SFH-^ly&D  
7. 结果：非球面透镜 #G9 adK5  
v;{{ y-  
qdCWy  
 生成期望的高帽光束形状。 5CAR{|a  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 3+MB5T  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 59(U`X  
fpM#XFj  
0;sRJ  
!BU)K'mj  
_9:@Vl]Q@  
8. 总结 ^GN8V-X4y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 R)!`JKeO/  
1|,Pq9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &O[s:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 G@S&1=nj3  
WUAJjds  
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。 j-]&'-h}#  
SM[{B
H<  
扩展阅读 NGjdG=,  
B68H&h]D#'  
扩展阅读 3l!NG=R  
 开始视频 oN[Th  
-     光路图介绍 EruP  
 该应用示例相关文件： \d.F82  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 yI:# |w|  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 4C~UcGMv\  
x)5V.q  
~WVO  
QQ：2987619807 B7NtkMK