[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) Y_B 4s-  
应用示例简述 D6oby*_w  
1. 系统细节 Om"3Q/&  
 光源 9C 05  
— 高斯激光束 wE \c?*k  
 组件 \|t0~sRwh  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ^k(eRs;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 -]A#G`'  
 探测器 614/wI8(  
— 视觉感知的仿真 oMe]dK  
— 高帽，转换效率，信噪比 %Eh%mMb^  
 建模/设计 *4:/<wI!  
— 场追迹： mwCnP8:K  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Y fA\#N0;3  
9GwsQ \  
2. 系统说明 ;wxt<   
S:uEK  

a0.3$  
+"
cyOC  
3. 建模&设计结果 {wXN kq  
K@~#Gdnl  
不同真实傅里叶透镜的结果： EM/+1 _u  
q$rA-`jw  
Y]K]]Ehp  
Av>j+O ;  
4. 总结 tuUXW5!/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #jx?uS  
DOIWhd5:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Lp)
8SmN  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 y;Ln ao7i  
XL=R]IC<.  
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。 ;Hb[gvl  
f{c[_OR  
应用示例详细内容 Kn$1W=B1.  
"BfmX0&?  
系统参数 aQ:f"0fL  
5)5bt q)[  
1. 该应用实例的内容 E}vO*ZZEw  
N>Y50  
786_QV  
5l/l]  
Z*>/@J}  
2. 仿真任务 pQ:P
wyU  
(zDk68=v  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 e=UVsYNx  
*b{lL5  
3. 参数：准直输入光源 F'$S!K58  
;6txTcn`=  
o[[r_v_d  
Q9xx/tUW  
4. 参数：SLM透射函数 ~o'#AP#N~  
_xgVuJ  
PbHh?iH  
5. 由理想系统到实际系统 fP1OH&Ar  
a`~eC)T  
^r_lj$:+$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 z12But\<  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 akW3\(W}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 H"rzRd;S  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >[fVl8G_0  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 :+Q"MIU  
=&VXn{e  
n_n|^4w  
mhLRi\[c )  
d74g|`/  
应用示例详细内容 3!9 yuf  
}t%>_  
仿真&结果 s P4,S(+e  
u1{ym_  
1. VirtualLab中SLM的仿真 wV[V#KpX8-  
8Cs
$NUU  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 9N D+w6"  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /Ej]X`F  
 为优化计算加入一个旋转平面 *Z]WaDw  
,;iBeqr5  
?6iatI !  
[x<6v}fRn  
2. 参数：双凸球面透镜 AMD?LjY~  
gGX0+L@E  
? TT8|Os  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 N.{jM[\F  
 由于对称形状，前后焦距一致。 !UMo4}Y  
 参数是对应波长532nm。 yLz,V}  
 透镜材料N-BK7。 \;*}zX  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 8q?;Hg  
>U~|R=*  
{y:#
'n  
6Z7pz
tk  
lke
~>0;  
q#(/*AoU  
3. 结果：双凸球面透镜 XJh:U0  
N8XC~Dh{  
mheU#&|  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 `N,Vs n"  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 a}Fkx  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 %7]XW2u  
<m>l-]  
}
PFt  
m@Ip^]9ry  
A}-&C  
4. 参数：优化球面透镜 O*rmD<L$  
?cO8'4 bq  
NYjS  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 !b7'>b'J<1  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 R#
/?AD&  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 c3V]'~  
 透镜材料同样为N-BK7。 Cfr<D3&,]  
%K^gUd>,R  
bR'mV-2'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "X5_-l  
;V~rWzKM(  
CzSZ>E$%U  
If-,c^i  
5. 结果：优化的球面透镜 &]VQR2J}:  
Eq=wdI  
p?V?nCv1O  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 3ximNQ}S  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Q54r?|'V  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 5 o#<`_=J  
(LRM~5KVg  
pgLtD};S  
4bi NGl~  
6. 参数：非球面透镜 qX5yN| A4  
ou'~{-_xd  
F!gNt<fZ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 3I"NI.>*  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 c~^CKgr~R9  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 6 u-$  
`ke3+%uj o  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 hIuMHq7h  
2mqK3-c  
/2;dH]o0  
WR/o @$/  
1~2R^#rm  
7. 结果：非球面透镜 &~~aAg  
#wenX$UTh3  
bmOqeUgB  
 生成期望的高帽光束形状。 7}4'dW.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 2W^B{ZS;  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 38c?^  
ZfPd0 p  
;} lT  
|h&<_9  
~:>AR` 9G  
8. 总结 E6Q]A~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /!GKh5|  

7]Al*)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 l{Jt sI  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]~-*hOcQ4  

nbI=r+  
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。 5@P%iBA4(3  
kE/`n],1U  
扩展阅读 Y1{B c<tC  
HA6G)x  
扩展阅读 6HoqEku/Q  
 开始视频 \dRzS@l  
-     光路图介绍 P+<BOG|m  
 该应用示例相关文件： C
jZZm^O  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ha*X6R  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Sd},_Kh  
43zUN  
CI`N8 f=v  
QQ：2987619807 N.Dhu~V