[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) AL.zF\?  
应用示例简述 Bp3%*va  
1. 系统细节 0dKI+zg
r  
 光源 X\SZ Q[gN  
— 高斯激光束 m`<Mzk.u<  
 组件 )!1; =  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 k^q}F%UV  
— 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 Jji~MiMn  
 探测器 e&dE>m  
— 视觉感知的仿真 7s%DM6li 6  
— 高帽，转换效率，信噪比 GyV3]Qqj  
 建模/设计 dw)SF,  
— 场追迹： QMI&?Q:=  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 $tyF(RybG  
||y5XXs  
2. 系统说明 &Z682b$  
IxT[1$e  
QDlEby m  
!g /&ws&  
3. 建模&设计结果 !1f8~"Z  
iw6qNV:\Z  
不同真实傅里叶透镜的结果： }$W4aG*[  
xq:.|{HUk  
\H$Ps9Xh  
6JWCB9$4  
4. 总结 =z'w-ARy  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @ViJJ\  
&sL(|>N  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 N9r}nqCN  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -k{n"9a9?  
66<3zadJZU  
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。 JGPLVw  
-UaUFJa8K&  
应用示例详细内容 3kFOs$3  
jR@j+p^e  
系统参数 ]trVlmZXH}  
^Yei9bXl  
1. 该应用实例的内容 y@[}FgVOh  
`r+"2.z*  
^4^1)' %  
!3>(fj+QS  
._m+@Uy]H}  
2. 仿真任务 '1A S66k  
&LE,.Q34  
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。 )/H=m7}1h  
ig:/60Z  
3. 参数：准直输入光源 &Zl$7  
d3h2$EDD  
uR{HCZ-  
#%k!`?^fbK  
4. 参数：SLM透射函数 2"lDKjj  
)xiiTkJd5  
_^Lv8a3(O  
5. 由理想系统到实际系统 *vFVXJ
o  
Z]l<,m  
}}XYV eI  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 edhNQWn  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 brJ_q0@  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 h5WS<P  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _ngyai1  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 knX0b$$  
3DnlXH(h1  
\B"5 Kp<  
YQOdwcLG  
_f$8{&`k  
应用示例详细内容 $5y%\A  
jq#_*&Eg]  
仿真&结果 tVd\r"0k  
!7!xJ&/V  
1. VirtualLab中SLM的仿真 \]}|m<R  
-}0S%|#m  
 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)。 ]kq{9b';  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 qd"1KzQWO  
 为优化计算加入一个旋转平面 FR9qW$B
  
;T~]|#T\6  
qEr2Y/:i"  
%o9@[o .]  
2. 参数：双凸球面透镜 j?%^N\9  
0ZPwE
P  
C J S  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 <y=VDb/  
 由于对称形状，前后焦距一致。 zu'Ua
u  
 参数是对应波长532nm。 |WH'aGG  
 透镜材料N-BK7。 4>nY't;0  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 :S}!i?n  
*"` dO9Yf_  
$,q~q^0  
lxy_O0n  
G\G TS}u[  
i`/_^Fndyu  
3. 结果：双凸球面透镜 / pzdX%7  
;hGC.}X  
PE3FuJGz  
 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。 'HTr02riY  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 D"0:n.  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 dt(~)*~R  
K: g_M  
D-e0q)RSU  
=LV7K8FSd  
/^^t>L  
4. 参数：优化球面透镜 ,dn9tY3  
n4Nb,)M  
n/#zx:d?  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 5ckL=q"+/  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 {'VP_ZS1v  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 bVmHUcR0  
 透镜材料同样为N-BK7。 "a))TV%N  
cHOtMPyQ  
<+UEM~)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 xgHR;USH  
"V-k_d "  
Hs/ aU_  
=!T@'P?  
5. 结果：优化的球面透镜 `s5<PCq  
CsHHJgx  
tJ[yx_mf  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 e5G)83[=  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 HE58A.Q&  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 DhZuQpH
 
>)*'w!  
1BT]_ cP  
>QO^h<.>  
6. 参数：非球面透镜
$U%M]_  
}U3+xl6g  
C(zgBk  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 }a?PBo`  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 BrF/-F  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ly"Jl8/<  
aX`"V/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {<&i4;
 
h}-}!v  
%@tKcQ  
#HFB*>  
{hQ0=r
v<  
7. 结果：非球面透镜 ]-[M&i=+&  
8*7t1$  
R<.<wQ4I  
 生成期望的高帽光束形状。 VP0q?l
h  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 m,}0p  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ]v^/c~"${  
9A_{*E(wd  
<T]%Gg8  
Uytq,3Gj
6  
ZrY#B8  
8. 总结 k(LZ,WSR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @>`+eg][?P  
|dIP &9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 zVN/|[KP4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tLCu7%P>  
;pe1tp  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Z]?Tx2|7  
O/g|E47  
扩展阅读
Ed
GA#i3  
^u'hl$`^  
扩展阅读 k1tJ$}  
 开始视频 _)|_KQQu  
-     光路图介绍 l-s%3E3  
 该应用示例相关文件： _vOV(#q2a  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 CTawXHM  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 |;xm-AM4r  
&Tz@lvOv%  
GX2aV6}  
QQ：2987619807 *u LOoq