[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) 8:gUo8  
应用示例简述 yLgv<%8f  
1. 系统细节 H[o >"@4  
 光源 (,XbxDfM  
— 高斯激光束 g5@P  
 组件 5D6 ,B  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 -PiakX  
— 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 1a]QNl_x  
 探测器 `)TuZP_)  
— 视觉感知的仿真 i}
=n6  
— 高帽，转换效率，信噪比 k;(r:k^  
 建模/设计 svRYdInBNu  
— 场追迹： wmDO^}>ZP  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 9NC?J@&B  
(,I9|  
2. 系统说明 X0 ^~`g  
oXFo  
SSn{,H8/j  
ncdj/C  
3. 建模&设计结果 ZE:!>VXa87  
nw,XA0M3  
不同真实傅里叶透镜的结果： sL4j@Lt  
qtlcY8!  
n`.JI(|  
_~.S~;o!b  
4. 总结 a&!K5(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 XP^[,)E  
aL^ 58My&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 pg.BOz\'q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HAmAmEc,  
@bF4'M  
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。 Y+nk:9  
@ D.MpM}~  
应用示例详细内容 Ny5$IIFe  
!6FO[^h||H  
系统参数 ?p&( Af)  
&a!MT^anA~  
1. 该应用实例的内容 JXQh$hs  
0BPUbp(  
?+G /5,e  
w&x$RP  
v(P5)R,  
2. 仿真任务 821;;]H  
YB]{gm2  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 #c$z&J7e  
61Wh %8-  
3. 参数：准直输入光源 #+8G`  
oH;9s-Be  
yYiu
69v  
V/]o':  
4. 参数：SLM透射函数 SNc$!  
I~Q G  
2" u,f  
5. 由理想系统到实际系统 @tlWyUju  
zALtG<_t  
Slv91c&md,  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 UsgrI>|l  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 y' RQ_Gi  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 -"6Z@8=  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 rGlnu.mK^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 W H%EC$  
LRqlK\  
6t4Khiwx  
+-NH 4vUg  
uxlrJ1~M  
应用示例详细内容 ldt]=Sqy  
K(#O@Wmjq  
仿真&结果 dWP<,Z>  
(,D:6(R7t  
1. VirtualLab中SLM的仿真 zy`T! $  
qIwsK\^p  
 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"X>FMZe  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 yof8LWXx  
 为优化计算加入一个旋转平面 O!P7Wu  
z) x.6  
:!wl/X ~  
uyvjo)T  
2. 参数：双凸球面透镜 W<:x4gBa  
QzxEkTc;  
N(%(B  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 o~M=o:^nH  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [l}H%S   
 参数是对应波长532nm。 O9rA3qv B  
 透镜材料N-BK7。 x/ix%!8J  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 aKintb}n  
3_"tds <L  
/[A#iTe  


54#P  
B.:1fT7lI  
h@dy}Id  
3. 结果：双凸球面透镜 QUDpAW  
zKT4j1h  
pKU(4&BxX  
 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;?e@}  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 v.hQ9#:  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Q/0oe())  
iK!FVKi}  
\h?6/@3ob  
$\q.Zb  
-$$mrU  
4. 参数：优化球面透镜 tX6_n%/L  
b[J0+l\!"  
2"c5<  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 3H|drj:KV  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 8nwps(3  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Zv(6VVj  
 透镜材料同样为N-BK7。 c Qe3  
^SK!?M  
jVh:Bw  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \VWgF)_  
+S WtHj7e  
!E|m'_x*  
BkP4.XRI  
5. 结果：优化的球面透镜 lOM8%{.'_x  
R{ udV  
8Ltl32JSB[  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _-rC]iQJ55  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 5H1N]v+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 *qu
5o5Q  
&xZSM,  
5~ZzQG  
_%Yi^^  
6. 参数：非球面透镜 /pV N1Yt  
3Yo)K  
O3mw5<%15  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 )5n:UD{f[#  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 (UCCEQq5  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 jFip-=T{4  
I1rB,%p
  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 K]uH7-YvL/  
c,O;B_}M]  
9hssIZO  
wqT9m*VK  
"n)AlAV@  
7. 结果：非球面透镜 6}V
Fob#h8  
1Wiz0X/  
_#MKpH  
 生成期望的高帽光束形状。 yPY{ZADkQ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Y]5spqG  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 i=1crJ:  
*K|ah:(r1\  
6kMkFZ}+  
xR8.1T?8  
Ftd,dqd  
8. 总结 |,~ )/o_R  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .<Jv=  
9_?e, 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。 !|j|rYi-  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 qj `C6_?  
Z`86YYGK  
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。 [S8*b^t4  
S4?WR+:h  
扩展阅读 wOCAGEg  
,I ][  
扩展阅读 =FI[/"476  
 开始视频 BvH?d]%  
-     光路图介绍 [~X&J#  
 该应用示例相关文件： $4~Z]-38#A  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 8qaU[u&$  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 e$2P/6k>  
1Lk(G9CoY  
8ICV"8(  
QQ：2987619807 tbiM>qxB