[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) R9O1#s^  
应用示例简述 ++Fk8R/$U[  
1. 系统细节 )cYbE1=u8>  
 光源 '*n2<y  
— 高斯激光束 5DnX8t+d  
 组件 3nX={72<b  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 UGK,+FN  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 `6 ?.ihV  
 探测器 v_NL2eQ~  
— 视觉感知的仿真 )(l=_[1Z5  
— 高帽，转换效率，信噪比 &T\,kq>)  
 建模/设计 )P #
MUC  
— 场追迹： Qs;MEt1  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {V5eHn9/Q'  
s:Io5C(  
2. 系统说明 +/DT#}JE  
HR$;QHl~F  
*e *V%w~75  
SB=%(]S  
3. 建模&设计结果 V25u_R`{  
tzdh3\6F  
不同真实傅里叶透镜的结果： IHvrx:7  
5nv1%48Ri  
6$LQO),,  
Wd]MwDcO  
4. 总结 ZA.i\ ;2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Vc$y^|=  
*W$bhC'w  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 xBg.QV  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 J~k'b2(p3  
N=~aj7B%  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ZOY zCc(d  
l&oc/$&|[
 
应用示例详细内容 `F4gal^ ^  
#D|n6[Y'.t  
系统参数 .l +yK-BZ  
\TnRn(Kw  
1. 该应用实例的内容 !FHm.E_>  
%)p?&_  
p-JGDjR0G  

nV3I6  
>S'IrnH'!  
2. 仿真任务 9q_c`  
Y[Eq;a132  
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。 YK%rTbB(  
V3c7F4\  
3. 参数：准直输入光源 0UOjk.~b  
dBEm7.nh  
O8)N`#1>+  
MeW?z|x`'  
4. 参数：SLM透射函数 R(on[g_1  
/[
+%<5s  
@~8*  
5. 由理想系统到实际系统 5`p>BJ+n  
,WtJ&S7?  
3V%ts7:a  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 V?&P).5)  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 |ZtNCB5{^j  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 'mO>hD`V  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Er@OmNT  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 17F<vo>l%  
"WZ|  
7mtX/w9  
!q5qA*  
a9y+FCA  
应用示例详细内容 tQ(4UHqa~  
B/Z-Cpz]  
仿真&结果 IQeiT[TF  
ppzQh1  
1. VirtualLab中SLM的仿真 6os{q`/Q])  
20c
EE>  
 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)。 D`3`5.b  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 +0g L!r  
 为优化计算加入一个旋转平面 ^]MLEr!S  
p> g[: ~  
-_ <z_IL\%  
vX|
5*T`(  
2. 参数：双凸球面透镜 #*X\pjZ  
bW^C30m  
% Ou'+A  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 f"SK3hI$p  
 由于对称形状，前后焦距一致。 uF+0nv+  
 参数是对应波长532nm。 ;@xlrj+  
 透镜材料N-BK7。
IPf>9#L  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Ui.S)\B  
(9Q@I8}Iy  
lRR A2Kql  
c3.;
o  
iTVZo?lVo  
8]Q#P  
3. 结果：双凸球面透镜 i!EAs`$o`  
tE,& G-jU  
8kT`5`}lB  
 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。 b_^y Ke^W  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 UCJx{7  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 oI-,6G}
 
;Vpp1mk|  
&O#,"u/q`  
BhhFij
4  
yxAy1P;dX  
4. 参数：优化球面透镜 nF$HWp&gt  
J";4+wA7  
q _Z+H4  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 )Z)Gb~G  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ~*x 2IPiH  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 )]kxLf#  
 透镜材料同样为N-BK7。 "SRS{-p0  
bEln.)  
 QJ!2Vw4K  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 p<3<Zk 7~0  
~LQzt@G4  
1)5$,+~lL  
sou~m,#  
5. 结果：优化的球面透镜 ERia5HnoD,  
DLuaM?7  
%SuELm  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 4AMe>s  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -Nn<pq  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 :
$0yp`k  
:w+vi7l$  
=#=}|Q}  
@S:T8 *~}  
6. 参数：非球面透镜 v3]5`&3~  
W^)mz,%x  
`QtkC>[  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 \*[DR R0  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ^`k;~4'd  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 "$pbK:  
ea]qX6)UZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6%}`!_N<Mc  
.>z1BP:(  
?U+hse3e~  
VXW*LEk  
t<ZBp0  
7. 结果：非球面透镜 lv9Tq5C  
lX.-qCV"B  
\Y>b#*m(4  
 生成期望的高帽光束形状。 n}t9Nf_  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ,H%[R+)  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 C+g}+  
RMiDV^.u`  
4.^T~n G  
="v`W'Pd  
;|0P\3  
8. 总结 c@Br_-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (~o"*1fk>  
bX$1PYX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 dNhbvzl(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 NyT%S?@y<  
1Iy1xiP  
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。 /_})7I52  
PpKjjA<  
扩展阅读 %S%IW  
)z\#  
扩展阅读 Hqs!L`oW)  
 开始视频 ')0@J`  
-     光路图介绍 tH4q*\U
 
 该应用示例相关文件： qdn_ZE  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 A]TEs)#*7)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 "T{WOGU+  
K4jHha  
1Y*k"[?dW  
QQ：2987619807 >$TvCw