[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) |eH*Q%M  
应用示例简述 iK9#{1BpML  
1. 系统细节 SOQR(UT  
 光源 Z~HLa  
— 高斯激光束 R1C2d+L  
 组件 J
|N>}di  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 -|`
E'b81  
— 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 *sq+ Vc(  
 探测器 5g4xhYl70n  
— 视觉感知的仿真 +3k#M[Bn}  
— 高帽，转换效率，信噪比 KAm$^N5  
 建模/设计 H263<^   
— 场追迹： <77v8=as5  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 }
BLT2]y0  
Oy~X@A  
2. 系统说明 lBfG#\rdW~  
tk'3Q1L  
$iOkn|~<@W  
~+Ows  
3. 建模&设计结果 CUa`#  
?Fj>7  
不同真实傅里叶透镜的结果： @-Ln* 3n  
7A46?kfu  
21.N+H'  
7G9o%!D5  
4. 总结 %!p/r`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 I)}T4OOc/  
E/uKzzD9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8ubb~B;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }ygxm
b^@Z  
H&=3rkX  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 O -N> X  
Ol1P  
应用示例详细内容 oSB0P  
r`!S*zK  
系统参数 %XK<[BF  
9$e6?<`(Y  
1. 该应用实例的内容 "uHU!)J#z  
4-{f$Z@  
L$s;tJ   
hYv;*
]  
b5d;_-~d  
2. 仿真任务 pPtw(5bH  
Kgu#Mi~  
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。 3hbUus  
%<Kw  
3. 参数：准直输入光源 Acx
C$uh  
Z<n%~z^  
+hKH\]  
8cv[|`<  
4. 参数：SLM透射函数 (S#nA:E  
E
JZb3  
L(i0d[F  
5. 由理想系统到实际系统 +5IC-=ZB  
f1}b;JJTsv  
Yeb-u+23  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 |_
`wC  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 M8iI e:{ c  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 =K\.YKT  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 K18Sj,]B  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ;,F:.<P  
^=gzms  
kmfxk/F}  
f+j-M|A  
BA cnFO  
应用示例详细内容 /|z_z%=  
+ c"$-Jr  
仿真&结果 W! q-WU  
cpg+-Zf%  
1. VirtualLab中SLM的仿真 >zY~")|R(  
CPS1b  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 &[iunJv:eq  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 NamO5(1C  
 为优化计算加入一个旋转平面 (&t8.7O  
biw2f~V  
;H:+w\?8f$  
O9(6?n  
2. 参数：双凸球面透镜 "=ogO/_Q"  
q&N1| f7  
" .:b43Z  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tyyfMA?'L;  
 由于对称形状，前后焦距一致。 CEr*VsvjsU  
 参数是对应波长532nm。 }|!9aojr  
 透镜材料N-BK7。 .B|a.-oA4  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 a}#Jcy!e  
"T,^>xD  
|37y ="  
]iL>Zxex  
Msea kF  
MY `V0  
3. 结果：双凸球面透镜 yJ!x`RD),w  
)RE~=*?d  
_p
S!sY~d  
 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。 w~I;4p~(N  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5EqC.g.  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Q
N$Ac.F  
/,cyp.  
Udbz;^(  
Kgw_c:/'  
'z.: e+Q_  
4. 参数：优化球面透镜 >UUT9:,plA  
;$= GrR  
#(KE9h%  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 !tL&Ktoj  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 -<GSHckD  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 @rT}V>2I  
 透镜材料同样为N-BK7。 Sd0y=!Pj=  
lp=8RbQYC  
37M?m$BL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?()$imb*  
-WX{y Ci  
Wk"\aoX"E  
hXE_OXZ  
5. 结果：优化的球面透镜 C@8WY  
4M4oI .  
uNcE_<  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 yA#-}Y|]b  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 l~v BA$,  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 O%n=n3  
%ut7T!Jp
 
4:Bpz;x  
E5y\t_H  
6. 参数：非球面透镜 KASw3!.W  
%G%D[ i]  
e%O]U:Z  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 )]?"
H  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 KW~fW r8  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 7P2?SW^
 
:)9^T<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 xep!.k x  
`?PpzDV7Y  
1*>lYd8_  
xNaDzu"  
QNzx(IV@  
7. 结果：非球面透镜 <&$:$_ah  
D`G ;kp  
cI Byv I-  
 生成期望的高帽光束形状。 l"-F<^ U  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 IO4 8sV }  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ct3^V M&/  
zU7/P|Dw+  
;1&7v  
du:%{4  
#el i_Cxe  
8. 总结 vV?=r5j  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !AGjiP$  
X~Y
j#@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 BP7&wd  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4X5Tyv(Dp  
l{7q(  
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  
^?5[M^  
扩展阅读 9z:P#=Q:  
iw$n*1M  
扩展阅读 xfE:r:  
 开始视频 pd[?TyVK;  
-     光路图介绍 \2K_"5  
 该应用示例相关文件： cTR@ :sm  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;3D[[
*n9  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 9? #pqw  
.<!Jhf$  
;DkX"X+  
QQ：2987619807 ftqi>^i