[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) mmMiA@
0  
应用示例简述 D^{jXNDNO  
1. 系统细节 dp3TJZ+U  
 光源 Z(J 1A x  
— 高斯激光束 |6`7kb;p  
 组件 nYj7r*e[  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 475jmQ{q  
— 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 >(sS4_O7N  
 探测器 viVn  
— 视觉感知的仿真 6\)u\m`7-l  
— 高帽，转换效率，信噪比 TNcMrbWA  
 建模/设计 i-x/h-  
— 场追迹： }5X.*wz  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 TI8EW  
EE qlsH  
2. 系统说明 9Lqz:4}  
2[KHmdgtB  
$% W.=a'5  
#4Cf-$J  
3. 建模&设计结果 _G)x\K]N  
nH[>Sff$  
不同真实傅里叶透镜的结果： UG<<.1JL  
t4-0mNBZt$  
:vC+}.{p  
g G|4+' t  
4. 总结 pf3-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HZ\=NDz  
W7IAW7w8U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \<b42\a}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 YDEb MEMd/  
t9_&n.z  
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。 tTJ$tx  
"fSK7%BP  
应用示例详细内容 ay=f1<a  
U,aMv[ZB  
系统参数 ulk yP  
_Aw-{HE'  
1. 该应用实例的内容 "VAbUs  
 <XnxAA  
EFs\zWF  
y$L&N0z  
)/{~&LU  
2. 仿真任务 ?gXdi<2Qn  
X-%91z:o58  
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。 4o@^._-R  
D\sh +}"  
3. 参数：准直输入光源 3d_g@x#
9  
ab<7jfFIa  
W1Om$S1  
YMn=9EUp  
4. 参数：SLM透射函数 Km0P)Z  
r
 / L  
S,C/l1s  
5. 由理想系统到实际系统 
PO=A^b  
m] @
o1J  
Zor Q2>  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 6Kd,(DI  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Uql7s:!,U  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 hQDl&A  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 mzTM&@  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 "3NE%1T  
mm
Ee@-lE  
bw[K^/  
cA+O]",}  
*&W1|Qkg_  
应用示例详细内容 T'VKZ5W  
P/dT;YhL  
仿真&结果 <t. w(?  
W; ?'  
1. VirtualLab中SLM的仿真 })ic@ Mmd$  
gUv`G  
 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)。 )<%IY&\  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 %>:d5"&Lbs  
 为优化计算加入一个旋转平面 `,FvYA"  
rh(77x1|(G  
D-\z'gS  
Iy{&T#e"  
2. 参数：双凸球面透镜 u-~
?ylh  
2aW"t.[j  
Qx[ nR/  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &?yVLft  
 由于对称形状，前后焦距一致。 
gz"I=9  
 参数是对应波长532nm。 0'^zIL#.  
 透镜材料N-BK7。 _gP-$&JC  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 BO-=X 78f@  
3 e<sNU?  
OW8"7*irT  
[+4--#&{  
=h}IyY@o  
8@4)p.{5I  
3. 结果：双凸球面透镜 P 4jg]g  
/'>#1J|TlK  
z8n]6FDiE  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 WiclG8l  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 /g]m,Y{OI  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Nn|~:9#  
x-ShY&k  
 k/}E(_e  
?hwT{
h  
M\ {W&o1!  
4. 参数：优化球面透镜 O[#pB. 4  
3_+$x4%  
uE{nnNZy  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Z,m;eCLG]  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 K~Hp%.  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 tV,Y38e  
 透镜材料同样为N-BK7。 Q[N6#C:(4  
RzLbPSTQ  
}[*BC5{>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 O(oGRK<xM  
_Tj`  
r(QjVLjj`k  
?
-IjaDC}  
5. 结果：优化的球面透镜 ]za1=~[  
m;d#*}n\p  
6P KH%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }^ j"@{~  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 @.Pe.\Z  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Q>}*l|Ci  
@ \(*pa  
~&Gw[Nd1  
%}asw/WiUa  
6. 参数：非球面透镜 LE:nmo  
%XieKL  
@4N@cM0   
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 p%v+\T2r  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 U^$o<2  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 P9aGDma  
GCTf/V\#  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 OK}+:Y  
;8 D31OT  
."m2/Ks7  
>1=sw qa  
<e 'S'  
7. 结果：非球面透镜  D|[~Py  
Z?^~f}+  
BtN@P23>k.  
 生成期望的高帽光束形状。 D d$ SQ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 A9[ELD>p  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 tNI~<#+lg  
U`es n?m!  
v]tbs)x;h  
W:^\Oe5&a  
BEkxH.   
8. 总结 PZQn]lbak  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $DOBC@xxzT  
0b0.xz\~U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 nZbfc;da  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6jiz$x  
%hzl3>().  
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。 ~97T0{E3  
`eat7O  
扩展阅读 {VPF2JFB[  
0# D4;v  
扩展阅读 BiQ7r=Dd.  
 开始视频 R30{/KK  
-     光路图介绍 U!L<v!$  
 该应用示例相关文件： 3rEBG0cf]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 xA-O?s"CY  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ]C =+  
$~<);dYu0  
t7#C&B  
QQ：2987619807 FL+^r6DQ