[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) #[no~&E  
应用示例简述 c_~XL^B@  
1. 系统细节 8pXfT%]  
 光源 aj&\CJ  
— 高斯激光束 K&j'c  
 组件 ,$HHa
oog  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 y\[L?Rmd  
— 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 mcvDxjk,h  
 探测器 NY~ dM\  
— 视觉感知的仿真 YEg .  
— 高帽，转换效率，信噪比 zSEr4^Dk4  
 建模/设计 kFS0i%Sr  
— 场追迹： o:Ln._bj  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。
Q<z)q<e  
48lzOG  
2. 系统说明 {&u Rd?(  
b0y-H/d/
}  
t@X M /=d  
iYkRo>3!QX  
3. 建模&设计结果 ;])I>BT[  
BfX%|CWh  
不同真实傅里叶透镜的结果：  UP\8w#~  
ri_P;#lz  
f&K}IM8& #  
-s{R/6:  
4. 总结 `2pO5B50  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 A$/KP\0Y2  
[fd~nD#.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 wUbmzP.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1oB$MQoc  
O:2 #_  
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。 7}gA0fP9  
2q12yY f  
应用示例详细内容 AzZi{Q ?  
t9ER;
.e  
系统参数 4\v~HFsv  
X88F>1}  
1. 该应用实例的内容 O2C6V>Q;  
MY&<)|v\  
^n t~-%  
RvWFF^,.  
L%f
-L.9`u  
2. 仿真任务 2%bhW,?I  
,A
k ^nX  
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。 =1O?jrl~q  
R j-jAH  
3. 参数：准直输入光源 *8/VSs  
6{L F-`S%  
0"hiCGm'  
6ezcS}:+  
4. 参数：SLM透射函数 OthG7+eF  
dZF8R  
9-B@GFB;8  
5. 由理想系统到实际系统 k@
7kNMl  
ehU"*9  
ZHz^S)o\[s  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 YRXK@'[=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 vnDmFqelz  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 %
z=`JhE"Q  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 b"^\)|*4;  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 &
ryiG  
5H~@^!7t  
{Wh BoD  
0Qt~K#mr/  
1p~5h(jI  
应用示例详细内容 %U-Qsy8|D)  
>cT
jA):  
仿真&结果 iFSJ4 W(  
!f@XDW&R  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Rw/Ciw2@?  
TFYw  
 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)。 a`s/qi  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 _g65pxt =Z  
 为优化计算加入一个旋转平面 rJX\6{V!_  
&h\7^=s.  
V>
AS%lXj  
2g0K76=Co:  
2. 参数：双凸球面透镜 XYMxG:  
L -YNz0A  
IOX:yxj  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 o7J{+V  
 由于对称形状，前后焦距一致。 EPv%LX_j  
 参数是对应波长532nm。 '\ XsTs#L  
 透镜材料N-BK7。 !KAsvF,j  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 g(nK$,c  
/;7ID41  
$Vsy%gA<  
!n:uiwh  
jK e.gA  
7r['  
3. 结果：双凸球面透镜 fw
y"w  
v:?o3 S  
j6HR&vIM  
 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。 q1jN]H  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 v"/TmiZ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 F'rt>YvF
 
0lBat_<8  
Z~_8P  
ETe-  
tq0;^L  
4. 参数：优化球面透镜 lYP~3wp99  
[t$4Tdd  
[1Uz_HY["3  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 BD4`eiu"  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 V!W1fb7V  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 rtus`A5p  
 透镜材料同样为N-BK7。 _=?2 3
 
W~<m[#:6C  
v~f'K3fLp  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 EDtCNqBS~2  
&u=8r*  
=tnTdp0F  
/7x\;&bc  
5. 结果：优化的球面透镜 z,avQR&  
:pb67Al29  
~o i)Lf1  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 LJj=]_  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 +v!v[qn  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 4T%cTH:.9N  
s%^o*LQ|9  
aiJnfU]W  
2uEhOi0I  
6. 参数：非球面透镜 gJKKR]4*  
cLAesj  
i%MA"I\9  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 dqxd3,Z  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 L_k9g12  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %Ci^*zb  
8""mp]o9  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 E23w *']  
VXwPdMy*L  
<ZVZ$ZW~D  
#52NsVaT@  
xHe^"LL  
7. 结果：非球面透镜 KJdzv!l=  
GQ[pG{_+  
K#wK1
 Sv  
 生成期望的高帽光束形状。 kN.B/itvA  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 9ad6uTc  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 UGCox-W"  
8kS~ENe?o  
<6R"h-u"  
ami09JHy  
Z7KXWu+6`m  
8. 总结 P5Dk63z]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Oy%Im8.-A#  
c.0]1  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _ eiF@G  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "S(yZ6r"  
5 q65nF  
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。 lJ&y&N<O  
]4o?BkL  
扩展阅读 {xToz]YA  
5VKcV&D  
扩展阅读 '?8Tx&}U8  
 开始视频 OX^3Q:Z=  
-     光路图介绍 m8HYWzN  
 该应用示例相关文件： ;ctU&`  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 7k~Lttuk  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Y"*:&E2)r  
cix36MR_  
tr=@+WHp  
QQ：2987619807 v?)SA];