[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) rctn0*MP  
应用示例简述 Q)#<T]~=  
1. 系统细节 vlyq2>TfR  
 光源 :N8D1e-a  
— 高斯激光束 mI9h| n  
 组件 ]~?k%Mpw  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 e7,iO#@:m  
— 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 pC8(>gV<h  
 探测器 c::x.B"w  
— 视觉感知的仿真 7S] h:q%%  
— 高帽，转换效率，信噪比 N#7]xL  
 建模/设计 eoEb\zJ  
— 场追迹： eVU:.fx  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 3Xd+>'H  
<g*rTqT'  
2. 系统说明 f
EVuH]  

X
id>8  
dZ%b|CUb  
ljiq+tT  
3. 建模&设计结果 <ya'L&  
H5&>Eny  
不同真实傅里叶透镜的结果： 7[D0n7B@  
tH_#q"@)  
44%H? ,d  
u`bWn  
4. 总结 IC}zgvcW  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {q}:w{x9u  
Ku&(+e  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FblGFm"P  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }\823U %  
uFok'3!g7%  
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。 MO _9Yi  
AP@xZ%;K  
应用示例详细内容 $hKgTf?  
E32z(:7M  
系统参数 Ce:R p?  
:+R5"my  
1. 该应用实例的内容 wSAm[.1i  
`Mjm/9+18  
"Y%\qw/wq  
?-i|f_`  
Ce0I8B2y  
2. 仿真任务 Yt#($}p  
UoLO#C0i  
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。 ~(Tz <  
AGv;8'`  
3. 参数：准直输入光源 BMdr.0  
bTiw?i+6Dv  
yjSN;3t71  
4;*V^\',9  
4. 参数：SLM透射函数 zu^ AkMc  
>N,G@{FR  
%]R#}amW  
5. 由理想系统到实际系统 YLCwo]\+>  
:?p{ga9  
xO.7cSqgw  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 \O0fo^+U,,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 t{7l.>kf  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 kl={L{r  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 lyi}q"Kn*;  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 R80R{Ze  
)ld7^G  
[-CG&l2?L  
jqLyX  
!;xE7w  
应用示例详细内容 r zvX~B6  
JxvwquI  
仿真&结果 wH`@r?&  
aQG#bh [  
1. VirtualLab中SLM的仿真 :D,YR(])  
iY($O/G[+  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 UP`q6]P  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ;?[~]"  
 为优化计算加入一个旋转平面 =&p
bh  
g|zK%tR_P  
M ?3N  
68!]q(!6F  
2. 参数：双凸球面透镜 7 dzE"m  
VsmL#@E  
dL
\8^L  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {L=[1  
 由于对称形状，前后焦距一致。 x3P@AC$\  
 参数是对应波长532nm。 t,+S~Cj|  
 透镜材料N-BK7。 4sAshrUf  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "5YdmBy  
##
5/%#eZ  
$W?XxgkB?  
|. 6@-h~8  
BNy"YK$  
ep?0@5D}]  
3. 结果：双凸球面透镜 %C)JmaQ{9  
5;{Bdvcv  
gfYB|VyWo  
 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。 Wk|z\OR(  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Zb 2  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /Ow?nWSt  
m=9N^_  
wgyO%  
g@2.A;N0  
_y9P]@Q7%  
4. 参数：优化球面透镜 |FFC8R%@]u  
["F,|e{y$  
W'
jXIO  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 E8i:ER $$7  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Wa(S20yF  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 CwvNxH#LVu  
 透镜材料同样为N-BK7。 Q7r,5w&cm  
FT;JYkO  
k~#|8eLv  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :/NN=3e  
;N\?]{ L  
qJA.+q.e$e  
sJoi fl 7  
5. 结果：优化的球面透镜 F4Uk+|]Bu  
J7GsNFL  
gcxk'd  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 F29AjW86  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 )0mDN.
  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 !P$xh  
Xt =bc  
At(9)6n8  
jyhzLu  
6. 参数：非球面透镜 h*UUtLi%WU  
c0&'rxi(B  
7Ca\ (82  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 <&:&qngg  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 MjB[5:s  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 kW&Z%k  
fZ}Y(TG/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5V~p@vCx  
Zk UuniO  
ok[=1gA#h  
1fv~r@6s  
9D{).f0  
7. 结果：非球面透镜 3|Sy'J0'K  
lzG;F]  
A.9'pi'[9Q  
 生成期望的高帽光束形状。 %uVJLz  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 _|3TC1N$n  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 I&8SP$S>J  
*\KvcRMGUa  
%:KV2GP  
]t)M}^w  
rJZs 5g`  
8. 总结 \.P}`Bpa  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 WWW#s gM%  
 \t# 9zn>  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Gr$*t,ZW  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 M#]|$\v(  
R.IUBw5;/  
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。 %K'*P56  
>B/&V|E  
扩展阅读 ^FM9} t/U,  
v7FRTrqjj  
扩展阅读 gkML .u  
 开始视频 yj'' \  
-     光路图介绍 XYHCggy  
 该应用示例相关文件： c4>sE[]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 =+}}Sv2  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 D4Y!,7WEVt  

LQ\ ELJj  
*C@[5#CA2z  
QQ：2987619807 ?ZHE8