[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) /l`XJs  
应用示例简述 %q
HT!aP  
1. 系统细节 |)_R bqZ  
 光源 ,ym;2
hJ  
— 高斯激光束 ;0*^98K  
 组件 |{nI.>  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 w\ :b(I  
— 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 ^`7t@G$ D  
 探测器 nXS%>1o,  
— 视觉感知的仿真 Ss:,#|   
— 高帽，转换效率，信噪比 {P5@2u6S  
 建模/设计 i<?4iwX%i*  
— 场追迹： 9|`@czw  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 yM2&cMHH~  
ChGM7uu2  
2. 系统说明 m [g}vwS  
""d>f4,S  
v\eBL&WK  
SDwSlwf  
3. 建模&设计结果 AIyv;}5  
,A
ii>D]  
不同真实傅里叶透镜的结果： ihWz/
qx&q  
 \_E.%K  
-Tx tX8v  
=1VH5pVr}  
4. 总结 4:']'E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 av?BpN"l  
yh:,[<q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 {1
%ZyY  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 uH[0kh  
3Y-v1.^j  
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。 E2|iAT+=.  
5m42Bqy"  
应用示例详细内容 -#6*T,f0P(  
l,FoK76G  
系统参数 "~<~b2Y"5  
W<VHv"?V  
1. 该应用实例的内容 (do=o&9pm  
^mpB\D)q  
?m1$*j  
YkPt*?,P/  
DZRxp,  
2. 仿真任务 c!Vc_@V,  
m!60.  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 SWb5K0YRn  
lg>AWTW[  
3. 参数：准直输入光源 M[u3]dN  
AFTed?(  
"ru1;I  
MPn>&28"|K  
4. 参数：SLM透射函数 o(/ia3  
8 -;ZPhN&  
qk,y|7p  
5. 由理想系统到实际系统 (H+[^(3d2  
Vor9 ?F&w  
X&.$/xaT  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 yQ{_\t1Wd  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 J.2]km  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ,
jsx]U/^  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Ko)T>8:  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 (B,t 1+%  
@^cgq3H'  
o%PoSZZ  
OIty ]c  
ws>Iyw.u  
应用示例详细内容 J7;n;Mx  
I%>]!X  
仿真&结果 FR^wDm$  
|~LjH|*M  
1. VirtualLab中SLM的仿真 s4`*0
_n  
"Vp:z V<S  
 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)。 ]#q7}Sd  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 L_ qv<iM$  
 为优化计算加入一个旋转平面 5zw23!  
Qfu*F}  
.N5R?fmD  
*2 $m>N  
2. 参数：双凸球面透镜 "rDzrz  
nQ!#G(_nO  
T.PZ}4  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 8tRhV2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ajW$d!  
 参数是对应波长532nm。 FJ,\?ooGf  
 透镜材料N-BK7。 S%s|P=u  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 7K]U|K#  
|DPpp/  
X:-bAu}D  
}:l%,DBw  
obc^<ZD]  
nBIv{  
3. 结果：双凸球面透镜
YS
z$` 7i  
xiOrk  
|XA aKZA  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ID).*@(I"  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 X.AWs=:-  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 }%ZG>LG5J  
iLd"
tn'  
<_{4-Q>S3#  
,iv%^C",)  
Ysc|kxLb  
4. 参数：优化球面透镜 M3;v3 }z<-  
l)rvh#D  
q,,>:]f#  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 - Zoo)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Hs`#{W{.  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 I1 R\Ts@  
 透镜材料同样为N-BK7。 yH"$t/cU"R  
IJBJebqL  
sa gBmA~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i_'R"ob{S  
C|~JPcl  
&0 )xvZ  
#b"5L2D`y'  
5. 结果：优化的球面透镜 NZ+?Ydr8k  
-}qGb}F8!  
XG\a-dq[  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 b^l -*4  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 6v2RS  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2*FWIHyf  
?(NT!es  
vu'!-K=0  
+?5Uy
*$  
6. 参数：非球面透镜 q%kj[ZOY$]  
>upXt?  
77&^$JpM  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 &(uF&-PwO4  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 sg6w7fp>  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 <E7Vbb9*  
mp+\!  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 K,C$J I  
qp~4KukL  
~q]|pD"\K|  
3e!Yu.q:  
JPTI6"/  
7. 结果：非球面透镜 <GT>s  
.iP G/e  
N9JgV,`  
 生成期望的高帽光束形状。 ahi57r[  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [;IDTo!<>  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 X\3
,NR,  
kTiPZZI  
X~)V)'R  
spSN6.j  
32bkouq  
8. 总结 ll<9f)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 gGI#QPT`X  
]2xx+P#Y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 JJ N(M*;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 EYJi6#  
I"F .%re  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 mSw?2ba  
V$Xl^#tN  
扩展阅读 0,~6TV<K  
(Xr_ np @  
扩展阅读 GEe 0@q#YA  
 开始视频 [N+ m5{tT  
-     光路图介绍 m>abK@5na  
 该应用示例相关文件： 0x>/6 <<  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 b5n]Gp  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 }W__ffH  
,>QMyI hv  
L)R[)$2(g  
QQ：2987619807 +C'TW^