[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) >Eqr/~Q  
应用示例简述 x{#W84  
1. 系统细节 /YT _~q=:  
 光源 U)iq  
— 高斯激光束 }>< v7  
 组件 #jd&f,Tt  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 &_W~d0  
— 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 JJVdq-k+`  
 探测器 ;kb);iT  
— 视觉感知的仿真 vG'I|OWg  
— 高帽，转换效率，信噪比 r%UsUj  
 建模/设计 c%vtg.A  
— 场追迹： (~OP)F).  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Gx/kel[Y}  
lmpBf{~ S  
2. 系统说明 ^q)AO?_  
s?~lM
m' !  
&$8YW]1M  
uwo\FI  
3. 建模&设计结果 $s"{C"4q  
cPbAR'  
不同真实傅里叶透镜的结果： QP:|D_k  
L wP  
> xie+ ^  
Zj5B}[,l\  
4. 总结 pUD(5v*0R  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
crl"Ec  
q!4eVg*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]mT2a8`c.r  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .-4]FGg3  
}C!g
x6  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 /
lDei}  
KuJNKuHa.  
应用示例详细内容 Z,1b$:+  
J1g+
H2  
系统参数 0I['UL^!F  
=>htX(k}  
1. 该应用实例的内容 eI3ZV^_Ps  
P87Lo
4Rd  
Ci_Qra 6  
i)th] 1K%  
(d>}Fp  
2. 仿真任务 7ro&Q%  
14z ?X%  
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。 ]8/g[Ii  
6<mlx'  
3. 参数：准直输入光源 7(l>Ck3B#  
TX).*%f[r  
C2C1 @=w  
kJK*wq]U6  
4. 参数：SLM透射函数 ?Sr7c|a2  
5jAS1XG  
SW)jDy  
5. 由理想系统到实际系统 qPoN 8>.  
%&j\:X~A  
d<Dm(  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 " 6ScVa5)  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 TyY%<NCIb  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。
 )fQ1U  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _F
},Wp:Oh  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 6u>]-K5  
mx5#K\  
qs!A)H#  
q~`dxq`}  
"p]!="\  
应用示例详细内容 spT$}F2n  
V5'(op/  
仿真&结果 WG*),P?  
M $f6.j  
1. VirtualLab中SLM的仿真 xVk5%  
3,?LpdTS  
 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)。  0*E_D  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 XK&G`cJ[  
 为优化计算加入一个旋转平面 foUB/&Ee  
SHT`  
8SA" bH:  
V1haAP[#  
2. 参数：双凸球面透镜 +kN,OK~  
%n6NVi_[  
!e:_$$j  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 c:aW"U   
 由于对称形状，前后焦距一致。 ?|~KF:,#}  
 参数是对应波长532nm。 ne: 'aq  
 透镜材料N-BK7。  &Ufp8[  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 q%LjOPE V  
0O[le*3b  
,0c]/Sd*p  
q@g#DP+C  
6-z(34&N  
g(9kc<`3'D  
3. 结果：双凸球面透镜 8@Bm2?$}g  
/24}>oAH  
C]Y%dQh+a  
 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。 =R
<92v  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 J/IRCjQ}  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 *d`KD64  
$01csj  
NcBz("  
'E&tEbY  
S+"Bq:u"  
4. 参数：优化球面透镜 E]v?:!!ds  
,}O33BwJp  
Si@6'sw  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 XOLE=zdSp  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 f >.^7.is  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =?Ui(?tI  
 透镜材料同样为N-BK7。 "7'P Lo3O  
p8 Ao{  
iCLH  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &Q#*Nnb3  
S}a]Bt  
plp-[eKcD  
2W2T  
5. 结果：优化的球面透镜 I&m' a  
)ki Gk}2  

c&
I  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }%z%}V@(&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 z1]nC]2  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {o 2 qY|S  
"}wO<O6[  
,<Z,-0S  
M9""(`U  
6. 参数：非球面透镜 )P>/g*  
\A,zwdt P  
/&<V5?1|  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 rlGv6)vb  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 o.kDOqd  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ]<C]`W2{  
!n`|k  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .#-F@0a  
-jy0Kl/p  
,wM4X']HR  
E3l*_b0  
IRwtM'%0  
7. 结果：非球面透镜 =JW-EQ6[T  
d$n31F  
fIl!{pv[  
 生成期望的高帽光束形状。 \1LfDlQk)  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 hl7 z1h  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 i#hFpZ6u  
#4b]j".P!n  
w]yVNB  
b,YNCb]H  
7KX27.~F  
8. 总结 M;,$
)>P  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 BV`\6SM~  
PCHspe9!y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Y)DX   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 S,nELV~!  
Y#XRn_2D  
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。 QxdC[t$Lp  
($kw*H{Ah^  
扩展阅读 ?h&?`WO(  
V^&*y+  
扩展阅读 E "}@SaB-  
 开始视频 
_1&Ar4:  
-     光路图介绍 ~^V&n`*7D  
 该应用示例相关文件： 4&;iORw&E4  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 I](a 5i  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 4$[o;t>  
3_Xu3hNH!  
O"+0 b|  
QQ：2987619807 $q)YC.5$