[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) A"O\u=!  
应用示例简述 Zq~Rkx  
1. 系统细节 95E#  
 光源 KO\-|#3y>  
— 高斯激光束 hD[r6c  
 组件 @6 a'p  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 5WA:gygB&  
— 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 
0R,.  
 探测器 `TYC]9  
— 视觉感知的仿真 r1Hh @sxn  
— 高帽，转换效率，信噪比 c
*y*UG  
 建模/设计 H_JE)a:+  
— 场追迹： (5;nA'  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 (hBph+  
Lq62  
2. 系统说明 NM9,AG  
2q(gWhcj  
lGt:.p{NG  
B]NcY&A
 
3. 建模&设计结果 UpPl-jeT  
L]%!YP\<T  
不同真实傅里叶透镜的结果： Ai"MJ6)  
5UJ ?1"J  
tLU@&NY`  
Eyz.^)r  
4. 总结 ff7#LeB9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 TNckyP75u  
gnkeJ}K  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3 l}9'j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 M~7Cb>%<  
?lfyC/  
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。 $)nP
j_h  
<CB%e!~.9  
应用示例详细内容 ^<Gxip  
*p=enflU  
系统参数 `zrg?  
-LT!LBnEkf  
1. 该应用实例的内容 *~YdL7f)J  
\#]C !JQ  
<Y6zJ#BD  
o>nw~_ H\  
,(-V<>/*.|  
2. 仿真任务  4Y}Nu  
.vctuy&  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 U?d I  
QVJpX;u  
3. 参数：准直输入光源 NMfHrYHbh  
6K )K%a,9  
A'rd1"K  
kI9I{ &J&  
4. 参数：SLM透射函数 Rnoz[1y?0  
;N(L,  
V9SL96'[I  
5. 由理想系统到实际系统 )/vom6y*   
sp:4b$zX  
N UvVhy]{  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 5jso)`IL  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 MUsF  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 N*hV/"joZ  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 /V{UTMSz  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 & !ds#-  
0;@>jo6,!  
Y#Q!mbp  
-)^vO*b 0  
.)$MZyo  
应用示例详细内容 (&Jo. <  
T*SLM"x  
仿真&结果 W6}>iB  
1<1+nGO  
1. VirtualLab中SLM的仿真 r180vbN$  
{|hg3R~A  
 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)。 1KrJS(.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 qPD(D{,f$  
 为优化计算加入一个旋转平面 uV_%&P  
gSw4\R  
,b&hLht  
YC8IwyL'  
2. 参数：双凸球面透镜 .MG83Si  
`_1~[t  
d4BzFGsW  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 5 ,-8oEUL  
 由于对称形状，前后焦距一致。 O^=+"O]  
 参数是对应波长532nm。 D-LOjMe  
 透镜材料N-BK7。 !L9OJ1F  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ^Z#G_%\Y:  
7@>/O)>(AS  
~WTkX(\  
)dX(0E4Td/  
!hZ: \&V  
~a[/l  
3. 结果：双凸球面透镜 (m,H
 5  
-$
o0P'Vx  
 19]19_-  
 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。 Pb>/b\&JS  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。  |@'O3KA  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 .!KsF h,pK  
PIa!NPy  
D0xQXC3$`  
c/tB_]  
h#O
9TB  
4. 参数：优化球面透镜 $'3
xl2T  
9/29>K_  
pg4pfi^__V  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 U< Xdhgo?
 
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 C
A0XcLiFt  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 clV^Xg8D  
 透镜材料同样为N-BK7。 }' AY#g  
)h]#:,pm  
O1\Hx8^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 E3O^Tg?j  
T2<%[AF0  
Y /_CPY  
F!EiF&[\J  
5. 结果：优化的球面透镜 2L1,;  
A_oZSUrR  
+m%%Bz>  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ?=M?v;8  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 {owuYVm  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 vHpw?
(]
 
N5=BjXSAg  
\6&Ml]1  
D;V[9E=g/  
6. 参数：非球面透镜 1B2#uhT]r  
ZAgXz{!H(  
$!.>
)n  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @!f4>iUy  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 l(sVnhL6h  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 - /\qGI  
2uE<mjCt-r  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 xrg?{*\  
qXW\/NT"p<  
Uv *Aa7M  
X"r)zCP+t  
vNGE]+QX  
7. 结果：非球面透镜 ~%/Rc`  
8O,\8:I#  
fx_#3=bXi  
 生成期望的高帽光束形状。 :9UgERjra  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 8J(j}</>a  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :uo1QavO@,  
tf~B,?  
29RP$$gR  
_K~h? \u  
ResU5Ce~  
8. 总结 }R['Zoh4I  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ocx"s\q(  
%MjoY_<:_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 yv[j Pbe  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 QPx5`{nN  
!RmVb}m  
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。 /IUu-/ D  
OT])t<TF6  
扩展阅读 ={:a N)  
NZq-%bE  
扩展阅读 s7 "xDDV  
 开始视频 (G"'Fb6d  
-     光路图介绍 9b+jT{Tg  
 该应用示例相关文件： crM5&L9zF  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 m;OvOc,  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 (gBKC]zvz3  
S:_Ms{S  
}GB~3 J  
QQ：2987619807 ii)#(b:V