[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) wx?{|  
应用示例简述 1Qc(<gM  
1. 系统细节 [HZCnO|N  
 光源 a\2Myj  
— 高斯激光束 K
Lv  
 组件 3YNkT"~T  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 *fy`
JC
 
— 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 T`2fPxM:cZ  
 探测器 p2_Zsq  
— 视觉感知的仿真 R?e7#HsJ  
— 高帽，转换效率，信噪比 y<LwrrJ>  
 建模/设计 4uE5h~0Z  
— 场追迹： R`3>0LrC8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 '9F{.]  
SJuf`  
2. 系统说明 So]FDd  
Q24:G  
$Q7E#  
{&j{V-}f  
3. 建模&设计结果 g!|E!\p  
an5kR_=  
不同真实傅里叶透镜的结果： &CP@] pi9L  
d4eCBqx  
#dm@%~B{.  
=$z$VbBv  
4. 总结 zinl.8Uk  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (7#lN  
>w
m
$,%zk  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 bb_jD^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [/,6O  
Fea\ eB  
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。 hAD
b]O  
pnw4QQ9  
应用示例详细内容 <T% hfW
 
\6 0W
P-s  
系统参数 /!uBk3x:  
I;4Cv
oT  
1. 该应用实例的内容 9}Ave:X^  
*R6eykp  
_89G2)U=C  
$u.T1v  
: MmXH&yR  
2. 仿真任务 ?4?j
G3p  
 /lok3J:  
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。 $I]x &cF  
\ozy_s[  
3. 参数：准直输入光源 <ORz`^27o  
!Jp.3,\?~  
K}(n;6\  
}$c($  
4. 参数：SLM透射函数 D>^ix[:J  
G[-jZ  
"J:NW_U  
5. 由理想系统到实际系统 %+"AF+c3r  
fw};.M  
!VTS $nJ4  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 s H[34gCh;  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 E1v<-UPbA  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 DL!s)5!M  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 0x/V1?gm  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 )_.H #|r  
J+|V[E<x  
Ym2
m1  
54j $A  
\>dG
'  
应用示例详细内容 5DUPsV  
.Vjpkt:H  
仿真&结果 w%H#>k  

gb#wrI  
1. VirtualLab中SLM的仿真 CfnCi_=[`  
#7"5Y_0-  
 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)。 FMr$cKvE]W  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2g==98>cg  
 为优化计算加入一个旋转平面 KePHn:c  
}}2hI`   
41D[[Gh  
)U`kU`+'  
2. 参数：双凸球面透镜 NU*6iLIq|F  
;BvWU\!  
4rdrl  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 JPzPL\  
 由于对称形状，前后焦距一致。 @"2-tn@q_  
 参数是对应波长532nm。 t!N>0]:mo  
 透镜材料N-BK7。 1'B?f# s  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 86VuPV-  
2yc\A3ft#  
Y[,C1,  
5toNEDN  
<[~M|OL9q,  
kS!*kk*a  
3. 结果：双凸球面透镜 gE(03SX  
A 76yz`D  
2ARh-zLb  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 5?"ZM'4  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 z05pVe/5  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 i:To8kdO  
YJ`>&AJ  
qQryv_QP  
AU2Nmf?]%  
l6O(+*6Us  
4. 参数：优化球面透镜 <C(2(3  
W;W\L? r  
T;7|d5][  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8a1{x(\z.  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 [c~zO+x  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Rk^&ras_  
 透镜材料同样为N-BK7。 9m>_qWaA  
s3S73fNOk  
fN;
y\!q5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :-n4!z"k  
+bU(-yRy5o  
I(|{/{P,  
7="V7  
5. 结果：优化的球面透镜 dfce/QOV  
+q!6zGs.  
b9Nw98`  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &40dJ~SQ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 gUlZcb  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >FO=ioNY  
NO)*UZ  
mqpZby  
EhoR.  
6. 参数：非球面透镜 f}A
^rWO  
bK7DGw`1  
nLQJ~("  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 w@R-@
G  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 L[efiiLh$  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 mJHX  
z Ey&%Ok  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z]dc
%>  
6AY%onY  
b $!l*r  
/on p<u  
@g{ " E6  
7. 结果：非球面透镜 ?0F#\0  
`1dr$U  
*niQ*A  
 生成期望的高帽光束形状。 l}{O  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ]d0Dd")n  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 lB3X1e9  
Aka`L
:k  
-M:.D3,L  
7u;B[qH  
=KMck=#B  
8. 总结 $kdfY'u  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 K4~dEZ   
Z|.z~53;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 tpS F[W  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]pb3 Fm{  
p<YO3@B+  
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。 )+J?(&6  
YV9%^ZaN7  
扩展阅读 >2ct1
_  
g`6S*&8I  
扩展阅读 $JOIK9+3z#  
 开始视频 IkupW|}rc  
-     光路图介绍 MFVFr "  
 该应用示例相关文件： d7@ N~<n  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 j_Fr3BWS  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 qsLsyi|zG  
}rN"H4)  
7}xKiHh:  
QQ：2987619807 zx^)Qb/EL6