[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) [=Yfdh M8S  
应用示例简述 ? h$>7|  
1. 系统细节 P:")Qb2  
 光源 n2+eC9I  
— 高斯激光束 IYy2EK[s  
 组件 Tl!}9/Q5E:  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 P2`!)teN  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 VlVd"jW  
 探测器 In)#`E` g.  
— 视觉感知的仿真 "yI)F~A  
— 高帽，转换效率，信噪比 m*BtD-{  
 建模/设计 }>w;(R  
— 场追迹： *HwTq[y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 q lL6wzq,  
l\yFx  
2. 系统说明 #isBE}sT{  
.jhuC#x{/  
bYEq`kjzc  
m(Cn'@i`"0  
3. 建模&设计结果 dOFxzk,g&R  
A}b<Lg  
不同真实傅里叶透镜的结果： V$wf;v0d(  
}Jgz#d  
rBP!RSl1  
]OoqU-q  
4. 总结 !m$OI:rr  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 j"E_nV:Qc  
6|05-x|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 J*8fGR%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >sP-)ZeuU[  
4b8!LzKS  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 n2R{$^JxO  
6P' m0  
应用示例详细内容 YXH9Q@Gn  
#nc{MR#R  
系统参数 .h^."+TJ  
Z8Fbx+~"  
1. 该应用实例的内容 ">kfX1LT  
v"L<{HN  
7[55  
lhx6+w  
xv9Z~JwH  
2. 仿真任务 !h2ZrT9 _  
A1p;Ye
>o~  
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。 QhK]>d.  
Bya!pzbpr  
3. 参数：准直输入光源 Hq^sU%  
U]fE(mpI9  
O~B iqm  
jj#K[@u  
4. 参数：SLM透射函数 L '342(  
r}9qK%C G.  
A%u-6"  
5. 由理想系统到实际系统 X#(?V[F]  
koC2bX  
k:<yy^g$X  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 5A/G?  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?G1-X~Z8  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 OGrVy=rd  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 p,@_A'  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Tm@mk  
'uBW1,  
_ EHr?b2  
uU6+cDp  
S(Xab_DT)H  
应用示例详细内容 *:3flJt  
vKDRjrF-  
仿真&结果 waW2$9O  
./)A6O*#  
1. VirtualLab中SLM的仿真 6.2_UN^<  
J \1&3r|R  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 x\!Qe\lE  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 '6fMF#X4F  
 为优化计算加入一个旋转平面 (D{Fln\  
VLN=9  
IC/'<%k  
(H<S&5[  
2. 参数：双凸球面透镜 Yr
jF1hJ  
y:D|U!o2V  
myFjw@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >.SU=HG;  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :p(3Ap2TY  
 参数是对应波长532nm。 m ,)4k&d  
 透镜材料N-BK7。 s<xD$K~rM  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 8,#v7ns}#  
7Xm pq&g  
I)]wi%  
6YQ&+4  
%?y
?rt  
]&qujH^Dd*  
3. 结果：双凸球面透镜 ]k_@F6 A  
EMmNlj6  
*n N;!*J  
 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。 ,Zb]3  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 9@#Z6[=R,  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 gpe^G64c`  
L=Fm:O'#2  
_LFZ0  
1 +O- g  
Ix^xL+Tm  
4. 参数：优化球面透镜 C+cSy'VIK!  
r Ka7[/  
ce/Rzid  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Lf&p2p?~c  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 uR|Jn)/m(  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 -
wy$ ?Ha  
 透镜材料同样为N-BK7。 .%h.b6^  
9;k_"@A6  
gdRwh  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 } '.l'%  
=4"D8UaHr  
@|6n.'f+  
fKf5i@CvB@  
5. 结果：优化的球面透镜 ;WC]Lf<Z^  
j08}5Eo  
iJk`{P_  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 E5UI  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 B t-o:)pa  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 RRqHo~*0  
**d3uc4y  
E9;cd$}K  
<- Q=h?D  
6. 参数：非球面透镜 V{p*N*  
4*g`!~)  
fmXA;^%  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 5vj;lJKcd`  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 D+]#qS1q  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 V]tucs  
N0oBtGb  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 a?.hvI   
|G~LJsXW!v  
7c1xB.g   
`/#f8R1g  
QM=M<~<Voh  
7. 结果：非球面透镜 <f&
z~y=  
3k py3z[%  
s"#JBw\7  
 生成期望的高帽光束形状。 )Ge.1B$8h  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Mp^%.m  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 NOLw119K  
&[f.;1+C  
?D]4*qsIlu  
(ec?_N0=  
XZYpU\K  
8. 总结 s]Nh9h  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uIvy1h9m  
l&S2.sC
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 y8'WR-;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >KmOTM<{  
obKWnet  
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。 ^E*W B~  
yQ-&+16^  
扩展阅读 Mo\LFxx>4{  

ZdJwy%  
扩展阅读 R5c Ya  
 开始视频 Veo:G{  
-     光路图介绍 ^AkVmsv;;  
 该应用示例相关文件： 4NT zK  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 u[q1]]  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 YjN2 ,Xi  
.[%em9u  
/. GHR  
QQ：2987619807 ZqT?7|i