[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) qNHS 1  
应用示例简述 {%D "0*^  
1. 系统细节 &o"Hb=k<  
 光源 Tp`)cdcC[  
— 高斯激光束 37p0*%a":  
 组件 qIjC-#a=m  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Qm`f5
-d  
— 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 =)M8>>l  
 探测器 OpxVy _5,  
— 视觉感知的仿真 3+A 0O%0*  
— 高帽，转换效率，信噪比 ORQGay  
 建模/设计 b("CvD8  
— 场追迹： gbpm::  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 n!Y.?mU6  
%>I!mD"X\  
2. 系统说明 #a#~YSnG  
Ccz:NpK+  
lNsPwyCoj  
?P`wLS^;  
3. 建模&设计结果 ^%_B'X9  
q,nj|9
z V  
不同真实傅里叶透镜的结果： 'IfM~9'D  
;ok];4`a  
?Tuh22J{Q  
>qtB27jV  
4. 总结 ItM?nyA  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2IjqTL  
5mSXf"R^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 N)poe2[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1<\cMY6  
9}}D -&Mc  
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。 {h9#JMIA  
!
YJdi~q  
应用示例详细内容 XQ
j`KUO@  
R$6Y\ *L[  
系统参数 0?p_|X'_  
,6t0w|@-k  
1. 该应用实例的内容 Fg#*rzA  
}$qy_Esl  
u x:,io
 
gFDP:I/`  
|lJXI:GG  
2. 仿真任务 ?'T>/<(  
Kjz,p^Y\  
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+(~PJ  
 g<,v2A  
3. 参数：准直输入光源 ;/oMH/,U8  
ZLL0 6p   
AO']Kmm  
Ch;EnN<  
4. 参数：SLM透射函数 k9^P#l@p  
vpXS!o>/Sn  
P45q}v  
5. 由理想系统到实际系统 JC=Bxv  
N#,4BU  
uN$X3Ls_  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 H>M%5bj  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 =,T~F3pK  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 R1P,0Yf  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 sp_(j!]jX  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 W{-N,?z  
ir]uFOj  
0.@/I}R[  
o.Cj+`0}5  
i6X/`XW'  
应用示例详细内容 /AMtT%91  
l>=c]  
仿真&结果 x(S064  
~!:F'}bj  
1. VirtualLab中SLM的仿真 L\-T[w),z7  
~(%G;fZ?x  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。  bM-Y4[  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 k*-+@U"+  
 为优化计算加入一个旋转平面 ?<nz2 piP,  
}>Os@]*'^(  
KO5
Q;H  
Kjf#uU.7  
2. 参数：双凸球面透镜 'm2,7]  
J|'T2g  
S>"dUM  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {X"X.`p  
 由于对称形状，前后焦距一致。 XD|&{/O  
 参数是对应波长532nm。 C&5T;=<jKO  
 透镜材料N-BK7。 N`zHe*=[~  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。
*50Yk
f  
,$}Q#q  
Zy!\=-dSm  
5:s]z#8)  
. }=;]=  
IsRsjhg8x  
3. 结果：双凸球面透镜 KX9ZwsC0  
X`aED\#\h  
w1KQ9H*  
 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/b=!<  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -_314j=`/  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 8wy"m=>=b}  
d

->b9  
t 1&p> v  
PkVXn  
BFEo:!'F  
4. 参数：优化球面透镜 SjJUhTb  
d@w I: 7  
D^TKv;%d  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 &1?Q]ZRp  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 v$mA7|(t!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 pD>3c9J'^F  
 透镜材料同样为N-BK7。 >eEf|tKO  
lO) B/N&  
K^>qn,]H'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 S`l CynGH  
/z'j:~`E
  

keWgbj  
*Zc-&Dk:Ir  
5. 结果：优化的球面透镜 1u`Z?S(  
N&GcWcq  
hT Xc0  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 T }8aj  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 :5Vu.\,1  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ' 5Ieqpm9  
q O
XL(  
I3L1|!  
?3|ZS8y  
6. 参数：非球面透镜  o j^U  
j=gbUXv/  
\UC4ai2MK  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 t^[{8,N  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。  o _CVZ  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 e-s@@k  
"ulaF+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Hc+<(g  
m:^@AR1%d  
IR>Kka(B  
iKK=A.g  
EtL=_D-  
7. 结果：非球面透镜 l-Xx
v  
NMDNls&)k  
Y.73I83-j  
 生成期望的高帽光束形状。 4v!@9.!vQ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 UkYQ<MNO  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 q"cFw${  
zZRqb/20  
Ky'^AN]  
yO($KL+  
W`\H3?C`xQ  
8. 总结 Po_9M4kU  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 e,x@?L*  
V4"AFArI  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FFkG,XH  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^wHMKC  
#[si.rv->  
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。 h1Lp:@:|  
Dxe|4"%^  
扩展阅读 ]@f6O*&=  
m<yA] ';s  
扩展阅读 c`>\R<Z ]  
 开始视频 w iq{Jo#  
-     光路图介绍 Q?>#sN,  
 该应用示例相关文件： Y!`?q8z$G  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 }/LYI  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 XXF9oy8  
zZxP= c  
Za} |Ee  
QQ：2987619807 ke%zp-2c