[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) i
CYo?>  
应用示例简述 sinnHQ  
1. 系统细节 _ ecKX</Q  
 光源 nRmZu\(Ow|  
— 高斯激光束 gUoTOA,  
 组件 KXP^F6@l  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Jn_; cN  
— 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 4EiEE{9V  
 探测器 8N|y  
— 视觉感知的仿真 jz_\B(m9%  
— 高帽，转换效率，信噪比 9 L{JU  
 建模/设计 i#M$i*H*A  
— 场追迹： =*aun&  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b[3K:ot+  
B|-E3v:f4  
2. 系统说明 8Ilg[Drj*  
h4 s!VK1X  
"+2Hde1  
!dVth)UV  
3. 建模&设计结果 {
%K(O$H#  
3sf+uoV  
不同真实傅里叶透镜的结果： ugtb`d{ Sl  
Pd@y+|  
q1Vh]d  
%{*}KsS`p  
4. 总结 UGNFWZ c  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]:m}nJ_  
(#WE9~Sru  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 n"'1.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 X#
$mBRK7  
%G& Zm$u=  
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。 $:R"IqDG  
#TLqo(/  
应用示例详细内容 ^@'LF T)  
Q]7Rqslz  
系统参数 }];8v+M  
-,t2D/xK  
1. 该应用实例的内容 T.vkGB=QZ%  
`CP}1W>  
L=u>}?!,Fj  
*%^Vq  
:?VM1!~ga  
2. 仿真任务 t0*JinKI  
}5Yd:%u5  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Nb2]}; O  
}| BnG"8  
3. 参数：准直输入光源 "=0#pH1o  
-z]v"gF?Px  
b$kCyOg  
Tti]H9g_  
4. 参数：SLM透射函数 IG?044Y  
{c|=L@/  
s7?Q[vN  
5. 由理想系统到实际系统 FpjpsD~Qu  
A+Nf](
[  
zK`z*\
 
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 *xxG@h|5n  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 i?uJ<BdU[  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Fa`/i v  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `}/&}Sp  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 / lh3.\|  
PT7L65  
w,(e,8#:  
JHpaDy*  
&CCp@" +  
应用示例详细内容 JTw\5j  
xWX1P%`  
仿真&结果 XkZ82w#b  
=p9d4smbn  
1. VirtualLab中SLM的仿真 !BD+H/A.{  
md_9bq/w  
 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)。 @#q>(Ox%  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $+eDoI'f  
 为优化计算加入一个旋转平面 }Wf\\  
P!qU8AJkt  
N5u.V\F!z\  
lYkm1  
2. 参数：双凸球面透镜 f(Q-W6  
-=aI!7*"$  
{64od0:T  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9V*h:[6a(  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ; ]GSV
v:  
 参数是对应波长532nm。 3-4' x2   
 透镜材料N-BK7。 F%!ZHE7  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 f5jxF"oGNo  
H~1&hF"d  
qiQS:0|_  
(Hqy^EOZ  
1A;>@4iC0  
Gj]*_"T  
3. 结果：双凸球面透镜 j_ dCy  
vz
VXRX  
$qk2!  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 PzThVeJ+  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 n gA&PU  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ml$"C  
cx?t C#t  
MY11 5%  
'&{`^l/MH  
IHCEuK  
4. 参数：优化球面透镜 4J3cQ;z  
1Wzm51RU  
7Pu.<b}  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 %lsk>V  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^mbpt`@  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 O(BAw  
 透镜材料同样为N-BK7。 x}I'
W?g  
=H&@9=D*  
K@u\^6419  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 HY[eo/nM1d  
_h1n]@ d5  
"|&xUWJ!)  
71i".1l{K  
5. 结果：优化的球面透镜 4$D:<8B  
T\\Q!pY  
hawE2k0p(  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 |U}al[  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 / 0Z_$Q&e  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 A%S6&!I:(  
4OL
q  
qE73M5L&  
H2oAek(  
6. 参数：非球面透镜 ][R
#Q;y<  
Wt2+D{@8  
NYbeIfL  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 O+U9 p
  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 (~t/8!7N  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 s UX%{|T_  
=sVB.P  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -' 7I|r  
p7y8/m\6  
'LY.7cW  
tm27J8wPzV  
  ?Y4$  
7. 结果：非球面透镜 qH(3Z^#.|  
H%c:f  
"_Wv,CYmNr  
 生成期望的高帽光束形状。 lc%2fVG-e  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 tjw4.L<r  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 5"1kfB3v  
6{/HNEI*1  
8:V:^`KaSs  
5x";}Vp>P  
-:w+`x?XaB  
8. 总结 Ph(bgQg  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +[$d9  
uzA"+cV5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Si[:
l  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A*)G. o:  
go^?F- dZ  
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。 5v:c@n  
Lw EI   
扩展阅读 7Ddo^Gtx  
hiKgV|ZD  
扩展阅读 @SA:64 9  
 开始视频 no_(J>p^&  
-     光路图介绍 4\*!]5i  
 该应用示例相关文件： P[NAO>&tX  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 KtWn08D!  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 A1{ 7g<k6  
Ji<^s@8Zc  
8 /3`rEW  
QQ：2987619807 e RiPC