[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) &HdzbKO=  
应用示例简述 96Kv!  
1. 系统细节 ]mEY/)~7  
 光源 ;E? Z<3{  
— 高斯激光束 1^<R2x  
 组件 ~3YN;St-  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7;H!F!K]  
— 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 Nrp0z:  
 探测器 
RtZK2  
— 视觉感知的仿真 ~4HS 2\  
— 高帽，转换效率，信噪比 u;$g13  
 建模/设计 WVPnyVDc  
— 场追迹： CT1)tRN  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 L[4Su;D  
8sm8L\-  
2. 系统说明 ZuV/!9qU  
FM\yf]'  
{%WQQs  
 c=?=u  
3. 建模&设计结果 qi!Nv$e  
7}+U;0,)  
不同真实傅里叶透镜的结果： &m
@~R|  
+r0ItqkM  
&6*X&]V!Z  
x[]}Jf{t  
4. 总结
D@5Ud)_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &g
dtI  
hrsMAh!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >0yx!Iao  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >^vyp!  
>_9w4g_<  
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。
-8;@NAUa  
4L'dV  
应用示例详细内容 g]B! 29M  
/:-8 ,`  
系统参数 [v7)xV@c  
*Mu X]JK  
1. 该应用实例的内容 Y](kMNUSg  
zd1X(e<|{  
EyJWi<  
` drds  
e
JWcrVpn  
2. 仿真任务 5#Z>}@/  
fJ \bm  
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。 ?f{{{0$S  
obYXDj2  
3. 参数：准直输入光源 =7&2-'(@  
1=fP68n  
n)]]g3y2  
!L..I2'  
4. 参数：SLM透射函数 RzPqtN  

&j4 1<A  
>fCz,.L  
5. 由理想系统到实际系统 N_AAhD  
AcF6p)@_  
ivy+e-)  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ANuIPF4NxP  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $LxfdSa  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 qo2/?
]  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 07L >@Gf  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Cx
yL'k  
.c#G0t<i[  
XE/K|o^Hp  
DEmU},<S  
{*EA5;  
应用示例详细内容 ZbS*zKEW  
`t
md'  
仿真&结果 Yv="oG!xL  
@EPO\\C"f  
1. VirtualLab中SLM的仿真 (_2;}eg  
Yo`#G-]  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 mGf@J6wGz  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 3vs;ZBM  
 为优化计算加入一个旋转平面 p-p]dV  
#=>t6B4af  
Dwvd  
<+0TN]?  
2. 参数：双凸球面透镜 Q]9g  
G5JZpB#o  
y'gIx*6B@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 V\C$/8v  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Qw&It  
 参数是对应波长532nm。 q|Oz   
 透镜材料N-BK7。 C_c*21X  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 =&kd|o/i  
Xbm\"g
\  
e -sZ_<GH  
Yv}V =O%  
ryk(Am<  
9eA2v{!S  
3. 结果：双凸球面透镜 7od6`k  
qXI>x6?*  
uif1)y`Q$C  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 =#tQhg,_  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 A^:/*  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 bf9LR1  
_z`g@[m:t  
}p2YRTHx  
/hx|KC&:e  
-UJ; =/  
4. 参数：优化球面透镜 j?5s/  
*
3,Kn}ik  
p3sR>ToJ  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _]g?3Gw7!  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 .{pc5eUf  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 @vy{Q7aM  
 透镜材料同样为N-BK7。 h5vvizruy  
]z^*1^u^ig  
ukZ>_ke`+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _A[k&nO!&J  
q4'Vb  
Wmm'j&hI  
3k5C;5  
5. 结果：优化的球面透镜
4P1<Zi+<  
y@\R$`0J  
n/>^!S  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 7RH1,k  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 @U~i<kt  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 IWRo$Yu  
, [V#o-Z  
( !K?^si  
Xm#E99  
6. 参数：非球面透镜 tEj-c@`"x-  
?9F_E+!  
|H!kU.f]  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 FCk4[qOp7  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 7q%<JZPY  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ]Wn^m+  
Py&DnG'H  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 N+l 0XjZD9  
Nb[zm|.  
Z9TUaMhF  
2}NWFM3C  
oNkASAd  
7. 结果：非球面透镜 qHAZ)Tz  
3G4N0{i  
F|rJ{=x  
 生成期望的高帽光束形状。 @xO?SjH  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 N2 vA/  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 aJQx"6c?  
R a> k#pQ  
T7wy{;  
~^6[SbVb  
R<5GG|(B  
8. 总结 7wO0d/l_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 U',.'"m  
]VYv>o`2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2jMV6S9  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 r87)?-B  
l'pu?TP{a  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 G>3]A5  
>z(AQ  
扩展阅读 )]\?Yyg]  
5|4
=uoA<  
扩展阅读 # 1S*}Q<k  
 开始视频 ,wI$O8"!j  
-     光路图介绍 8 |@WuD  
 该应用示例相关文件： ,>:   
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
9JG
9;[  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [f_4%Now  
C4#EN}  
L\:f#b~W  
QQ：2987619807
B@:11,.7