[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) |/O_AnGI  
应用示例简述 *[b2
2a4H(  
1. 系统细节 b1-'q^M  
 光源
9u] "($  
— 高斯激光束 ?T
Y/'-M5  
 组件 ?eri6D,86w  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 3}2a3)  
— 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 KU (g Zy  
 探测器 _Wgpk0  
— 视觉感知的仿真 ~a` vk@8  
— 高帽，转换效率，信噪比 }TwSSF|}3  
 建模/设计 [M&.'X  
— 场追迹： |TCg`ZS`cZ  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 GbJVw\5Z*  
)UAkg  
2. 系统说明 nsyeid*  
S~Yu;  
&T\,kq>)  
:x36Z4:  
3. 建模&设计结果 m$B)_WW  
PR~9*#"v..  
不同真实傅里叶透镜的结果： Q'Vejz/  
+<w\K*  
><"0GPxrx  
8&UwnEk<  
4. 总结 }<g-0&GLm  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 wUcp_)aE|  
~=Q Tv8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 W,ik ;P\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .0iHI3i^  
zoHFTD4 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。 ?qR11A};tG  
l[M?"<Ot;  
应用示例详细内容 s[#ww =T\  
IHvrx:7  
系统参数 ^ 9FRI9
?  
tW}At  
1. 该应用实例的内容 6;#Rd|  
B dKD%CJ[  
pDM95.6   
rxQ&N[r2  
>!%F$$  
2. 仿真任务
<^fvTb&*  
f'%Pkk  
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。 ^>m"j6`h,  
K5EU?J&  
3. 参数：准直输入光源 &M*f4PeXb  
B:=VMX~GE  
~dlp
oT  
(I\qTfN4  
4. 参数：SLM透射函数 qotWWe#  
*PF=dx<8  
b?nORWjC  
5. 由理想系统到实际系统 }<qT[m  
&~sirxR p  
vmIt!x  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =uD^#AX  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 #7|73&u(  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 feG#*m2g  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 R;`C;Rbf  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Q+a"Z^Z|  
se&Q\!&M  
C5x*t Q|  
;T*o RS  
B`wrr8"Rz  
应用示例详细内容 yNOoAnGT W  
c[X:vDUX  
仿真&结果 6gTc)rhRT  
0UOjk.~b  
1. VirtualLab中SLM的仿真 dBEm7.nh  
O8)N`#1>+  
 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)。 }B@44HdY  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $c}-/U 8  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~NG+DyGa=  
LGT?/gup  
R/Z zmb{  
l' 2C/#8F  
2. 参数：双凸球面透镜 LZ<^b6Dxk  
FP>.@ Y  
-~v1@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 W$Sc@!M3{  
 由于对称形状，前后焦距一致。 'ZAl7k .  
 参数是对应波长532nm。 Ri;_ 8v[H|  
 透镜材料N-BK7。 *=zv:!  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 lGpci  
Cxra(!&  
|(3"_  
5[Uv%A?H#_  
Sjo7NR^#e  
yZkS   
3. 结果：双凸球面透镜 f[wxt n'r  
VMH
^jCFp  
cV:Ak~PKl  
 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。 e\r%"~v  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -rlCE-S  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 y-N]{!  
h]pz12Yf  
/X%+z5  
vX|
5*T`(  
"NtY[sT{V  
4. 参数：优化球面透镜 ,-[z?dvO  
0t7vg#v
|  
0sI7UK`m  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 a!B"WNb+
 
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ziC%Q8  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 3<HZ)w^B  
 透镜材料同样为N-BK7。 :f~qt%%/  
+ f,Kt9Cy  
]i\;#pj}
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 %S/?Ci  
ZdgzPs"  
Q)=LbR{#  
Vrs?VA`v$  
5. 结果：优化的球面透镜 (D0\uld9  
1$H<Kjsm  
-tfUkGdx;l  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 7=gcdfW,;x  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 GglGFXOL-  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 LkXho>y  
E8BIb 'b;  
iFnD`l6)  
hkMVA  
6. 参数：非球面透镜 >:HmIW0PLe  
K/K|[=bl  
Ll.P>LH  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 QD%!a{I  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 
2'u%  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 
hLj7i?  
(AZAQ xt  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8Qhj_  
rn/~W[  
gloJ;dEB  
6V*,nocL_+  
N(V_P[]"*,  
7. 结果：非球面透镜 zd/kr  
R3%%;`c=  
8OiCldw:HN  
 生成期望的高帽光束形状。 O]'2<;  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Da8 |eN}   
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 <w`EU[y_  
iBI->xU[U  
UE/JV_/S;  
Y&H<8ez  
O_]hbXV0  
8. 总结 sUU[QP-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [+Fajo;0  
-E~r?\;X  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 > l]Ble  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  TD%&9$F  
)/)[}wN;j  
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。 Em !%3C1r  
p6V#!5Q  
扩展阅读 5z =}o/?  
OTl9MwW  
扩展阅读 %-a;HGbZn  
 开始视频 @T:J<,  
-     光路图介绍 lV$CBS  
 该应用示例相关文件： @<`V q  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 N`?|~g3  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 zw+RDo  
n}t9Nf_  
,H%[R+)  
QQ：2987619807 C+g}+