[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) &FDWlrGg  
应用示例简述 _%<qZT  
1. 系统细节 0V'XE1h  
 光源 OZno 3Hn  
— 高斯激光束 CjU?3Ag  
 组件 M1XzA `*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 C 4\Q8uK  
— 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 'e7;^s  
 探测器 *"j3x} U<  
— 视觉感知的仿真 Yu|L6#[E  
— 高帽，转换效率，信噪比 K[9{]$(Z  
 建模/设计 Ml+O - 3T  
— 场追迹： bYy7Ul6]  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。  -to3I  
zG~nRt{4  
2. 系统说明 kDWvjT  
E1>zKENN;  
n#)kvr  
g y1i%  
3. 建模&设计结果 Cx ;n#dn*  
>>0c)uC|W  
不同真实傅里叶透镜的结果： T$4Utd5[z'  
iIU>:)i  
s6_[H  
{_X&{dZLX  
4. 总结 <O]B'Wc [  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7 JVonruaR  
P6;Cohfh  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 rTM0[2N  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;r3|EA35  
{iVmae  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 "$|ne[b2  
4z!(!J)  
应用示例详细内容 mf)E%qo  
Iqb|.vLG  
系统参数 j'|`:^ Sy  
\m1jV>q  
1. 该应用实例的内容 x-@6U  
W>rx:O+  
ph=U<D4  
H?j!f$sw  
pc/]t^]p  
2. 仿真任务 nWv6
I&  
zNJ-JIo%  
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。 )n17}Qm`V  
[USE&_RN  
3. 参数：准直输入光源 @3I/57u<  
JbEQ35r
  
1<3!  
f7j9'k  
4. 参数：SLM透射函数 F(;C \[Ep  
2^=.jML[  
>O}J*4A>+#  
5. 由理想系统到实际系统 &Ch~$Wb^  
)>rHM6-W  
2~2j?\AEd.  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 L=5
Fvm  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 {Aq:Kh`&  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ajALca4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ^
l9NF  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 PU^@BZ_m  
rgXD>yu(  
7NDjXcuq  
qn|~z@"  
#Vh$u%q3  
应用示例详细内容 nW`EBs  
41jlfKiOm  
仿真&结果 #g
Y|T|  
6`;+|H<$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 :Y2J7p[+  
,]|*~dd>G  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 }?XNA.Wz  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 V-TWC@Y"  
 为优化计算加入一个旋转平面 lT~A~O  
eFdN"8EW  
_=RK  
u3@v  
2. 参数：双凸球面透镜 TkSeDP  
PV,AN   
;gNoiAxW  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 A J"/T+g_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 B[nkE+s  
 参数是对应波长532nm。 %H'*7u2  
 透镜材料N-BK7。 >@c~M  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 cWNWgdk,`V  
;f)o_:(JJ  
Vm <9/UG<  
6%RN-  
!_SIq`5]@  
p7kH"j{xD  
3. 结果：双凸球面透镜 WYNO6Xb#:  
z^=e3~-J  
Du."O]syD  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 KL\]1YX  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ccu13Kr>E  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 7f\@3r  
&b7i> ()  
%:WM]dc  
F_&bE@k  
Oe[qfsdW  
4. 参数：优化球面透镜 ]J* y`jn  
&9F(uk=X  
4%L-3Ij  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 cXo^.
u  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 `[z
d  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4]/i0\Vbam  
 透镜材料同样为N-BK7。 Jf{ M[ z  
+|=5zWI/  
SS/t8Y4W  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9x40  
Vdz(\-}ao  
`DPR >dd@  
t[-0/-4  
5. 结果：优化的球面透镜 ,@'M'S  
p>@S61 & [  
p~xrl jP$  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 !(wH}ti  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ] 336FgT  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 P.;S6i n  
t|Ipxk.)  
7berkU
0P  
4:
<=%d  
6. 参数：非球面透镜 ef;Ta|#  
XN=Cq*3}  
Jqt&TqX@s  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ToB^/ n[  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 4JD 8w3u/  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 V^U1o[`  
23;e/Qr  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 U5z}i^8a  
0y3<Ho,+$  
H~P"uYKIZ  
EdPN
=
 
-Jt
x9P  
7. 结果：非球面透镜 G2,r%|7ta  
k<M~
co;L  
_>moza  
 生成期望的高帽光束形状。 Q#i^<WUpg  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 >Lo!8Hen  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 G{cTQH|  
CY4_=  
D-8>?`n\  
IHg)xZ  
ffQ%GV_  
8. 总结 ($oO, c'z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]/+qM)F  
GD$jP?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <}E^r_NvD  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |@-%x.y  
; YaR|)B  
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。 Qjj:r~l  
W].P(A
>m  
扩展阅读 .=>T yq  
JL9d&7-  
扩展阅读 NS l$5E  
 开始视频 m\lSBy6  
-     光路图介绍 3"gifE  
 该应用示例相关文件： {}3kla{  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;!@\|E  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 )Q\ZYCPOr  
6[9E^{(z  
I_yIVw;  
QQ：2987619807 ]kmOX