[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) iQ9#gPk_9  
应用示例简述 OaCL'!  
1. 系统细节 Q5,@P?  
 光源 B?0{=u  
— 高斯激光束 _kY5
6  
 组件 2/7=@>|  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 =H,cwSE+%  
— 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 ax^${s|{-  
 探测器 Ox~'w0c,f  
— 视觉感知的仿真 ~o/^=:*  
— 高帽，转换效率，信噪比 #>v7" <  
 建模/设计 Q?a"uei[  
— 场追迹： hx^a&"  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 3-mw-;.  
phc1AN=[E  
2. 系统说明 b<F 4_WF  
VNYLps@4H  
/M3D[aR<d  
y2+a2  
3. 建模&设计结果 p_z"Uwp  
-ufmpq.  
不同真实傅里叶透镜的结果： <{) 4gvH  
Mb>6.l  
]~qN<x  
tl)}Be+Dt;  
4. 总结 .d"+M{I  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1!f'nS  
jO,<7FPs5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 uWWv`bI>x  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
c"YK+2  
{cv;S2  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 c}QJ-I  
.HQ<6k:  
应用示例详细内容 4 P;O8KA5y  
}-L@AC/\#  
系统参数 2T3DV])Q  
o(``7A@7a  
1. 该应用实例的内容 g\-3c=X  
p&4n3%(R@  
{6n \532@  
6g"<i}_|  
*h4m<\^U  
2. 仿真任务 ,\M_q">npc  
Q'a N|^w"f  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 [;=ky<K0E  
{@#L'i|  
3. 参数：准直输入光源 !p&'so^-W  
? g{,MP5  
=|!~0O  
U959=e  
4. 参数：SLM透射函数 `_'Dj>  
d8kwW!m+  
i/J NG  
5. 由理想系统到实际系统 LgNNtZ&F  
be/1-=m  
 7q:bBS  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 N1!5J
(V4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 >>bYg  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 x!~OK::o8  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _;q-+"6L;  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 M=WE^v!b  
v,+l xY  
48g^~{T4O  
7h]R{_  
'r n;|K  
应用示例详细内容 nh=Us^xD  
'q'Y:A?,  
仿真&结果 ptv4v[gQ  
LQ@|M.$A  
1. VirtualLab中SLM的仿真 &{/>Sv!6#  
H27Oq8  
 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)。 OZ;E&IL  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 JX)z<Dz$  
 为优化计算加入一个旋转平面 $JB:rozE  
_Af4ct;ng  
,A!e
"=HF  
Z{ Zox[/  
2. 参数：双凸球面透镜 tN3 {7'\7  
~9 WJrRWB  
&&nO]p`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 fJw=7t-t  
 由于对称形状，前后焦距一致。 fF>qU-  
 参数是对应波长532nm。 =Xjuz:9D~  
 透镜材料N-BK7。 'HWgvmw(  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 !(_xu{(DL  
H8BO*8}  
M y"!j,Up  
-mHhB(Td'  
,N7
l/6  
<Ihed|  
3. 结果：双凸球面透镜 ^1,Eo2yN  
[9U srpYi  
P>T*:!s;  
 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。 @!a]qAt  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 /N]Ow  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 M}oj!xGB  
q AVfbcb  

31sgf5 s  
FJ%R3N\  
lcT+$4zk.  
4. 参数：优化球面透镜 ROt0<^<  
.-u
k
  
_{`'{u  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Y
eE
xjC  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 DET!br'z5  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 'Tf#S@o  
 透镜材料同样为N-BK7。 5-5(`OZ{'  
UE,~_hp  
)|h;J4V  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 BdoC6H  
9MtJo.A  
1yaIV+_y/  
BQuliX&  
5. 结果：优化的球面透镜 -KwL9J4u  
8X ?GY8W:  
;p#Z:6  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 E2h;hr;W  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 X|damI%  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 e7bT%h9i  
!Ir1qt8T  
[m
B(GL  
ptWG@"j/b  
6. 参数：非球面透镜 >uchF8)e|  
Xk&F4BJQk<  
:&1=8^BY  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 *L4]\wf  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 +ptF-  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %j[LRY/  
Zn<(,e  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yrE,,N%I  
 ny  
V:F+HM
Bk  
tgvpf/cQ  
(@WDvgi(  
7. 结果：非球面透镜 Hc&uE3=%sL  
orQV'  
Ql: b1C,  
 生成期望的高帽光束形状。 RlslF9f  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 {Ukc D+.Y  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 2iR:*}5  
_8x'GK tU  
A^4kYOe  
=!g/2;-or  
f1CMR4D  
8. 总结 0[2BY]`Z.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ukh$`q}  
Wlr&g xZ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 qr'x0r|<>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 N o_$!)J.  
[V2omSZo  
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。 C)J_lI{^  

2Z/][?Jj{  
扩展阅读 co$Hi9JE  
Msv*}^>  
扩展阅读 ?`N57'iPb  
 开始视频 _>gXNS r4u  
-     光路图介绍 q:2aPfo&  
 该应用示例相关文件： TXd5v#_vo  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 7
Ykj#"BZ  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 3WO#^}t  
rR,+G%[(=4  
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QQ：2987619807 b"R, p=M