[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) #~+#72+x7  
应用示例简述 [5VUcXGt*\  
1. 系统细节 cP1jw%3P  
 光源 UIl
_&|  
— 高斯激光束 SIlg  
 组件 5a ~tp'  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 l(5-Cr  
— 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
l0&8vhw8k  
 探测器 injmP9ed  
— 视觉感知的仿真 ie(7m|.  
— 高帽，转换效率，信噪比 y]l"u=$Tr{  
 建模/设计 6.|~~/  
— 场追迹： h9I)<_}R  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 3CE8+PnT  
9NP l]iA)  
2. 系统说明 $<cZ<g5)  
z6lz*%Yi  
 IR LPUP  
L0kNt &di  
3. 建模&设计结果 7fay:_  
@__;RVQ  
不同真实傅里叶透镜的结果： Hl;p>>n  
m-89nOls  
{+2cRr.  
tA-B3 ]  
4. 总结 9oP{Al  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Gme$FWa  
f~FehN7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `z_7[$\~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |y%].y)  
#mhD; .Wg  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 eeU$uR  
pV6HQ:y1  
应用示例详细内容 dz|*n'd  
$ rYS  
系统参数 ~5NGDT#L*  
;8iL,^.A  
1. 该应用实例的内容 F2$bUY  
yXA f  
Sx)Il~ x  
qffSq](D.  
%vtSeJ  
2. 仿真任务 4nH91Z9=  
9S%gVNxn  
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。 1=Zw=ufqV  
\( <{)GpBi  
3. 参数：准直输入光源 WKl'  
RQCQGa^cP  
hIQ[:f  
!t Oky  
4. 参数：SLM透射函数 6KCmswvE  
*+j{9LK  
7NB 9Vu|gD  
5. 由理想系统到实际系统
&}0wzcMg  
`4.sy +2  
0?us]lx  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ZQ9oZHUm  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 KWJgW{{v  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 (kQ.tsl  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 U|7Qw|I7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 2nU NI U  
:{s%=\k {d  
P5}[*k%DQw  
"QO/Jls  
[Z#.]g
b  
应用示例详细内容 e( o/we{  
wUCDJY:,1  
仿真&结果 Z4AAg
 
|SP.S 0.y  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Ui|a}`c  
zrU$SWU  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Bdq"6SK>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ]Ec[")"kT  
 为优化计算加入一个旋转平面 StZRc\k  
id tQXwa  
>?9 WeXG  
e#6&uFce  
2. 参数：双凸球面透镜 o`K^Wy~+k#  
UW/3{2  
R;E"Qdt  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :gD0EqV  
 由于对称形状，前后焦距一致。 @yn^6cE  
 参数是对应波长532nm。 ;2Ad])  
 透镜材料N-BK7。 SZ2q}[o`R  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 380->  
2b4pOM7W  
Ef`5fgp? S  
oA;jy  
R'9@A\7#  
^[seK)S=  
3. 结果：双凸球面透镜 c_G-R+  
HcBH!0  
{{]=zt|69  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 @x=BJuUuX  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 PF'5z#] NP  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 `F2*o47|t  
f1Yv hvWL  
SfZ=%6b7  
<Id1:  
YZBzv2'\x  
4. 参数：优化球面透镜 [t  
< R|)5/9  
(]}x[F9l  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 }+dM1O  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 7/&C;"  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 nG},v%  
 透镜材料同样为N-BK7。 b>bgUDq  
lpfwlB'~9  
I[g?Ju >  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !qTpQ5Dm  
[/AdeR  
V/(`Ek-  
B;z>Dd,Y_x  
5. 结果：优化的球面透镜 <t[Z9s$n  
~Q_)>|R2  
h{W$ fZc<  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 C`2*2Y%xkG  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 0H OoKh  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Som. qD  
8Fd1;G6  
&h7smZO5
j  
s`Yu"s 8}4  
6. 参数：非球面透镜 o\@ A2r3  
%Ye)8+-  
*`+<x  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 mh A~eJ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 DMAf^.,S  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Ei{(  
<OR.q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Sl. KLc@@  
Hi; K"H]x1  
0<]$v"`I  
R<n8M"B  
u8-a-k5<  
7. 结果：非球面透镜 i
o9y;S"+  
}t@f|TX  
lL:KaQ0E  
 生成期望的高帽光束形状。 Qb!!J4|!  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 KjFZ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 BKE\SWu  
-T
zI>Fz  
RNv{n mf  
bGZhUEq  
!dfS|BA]  
8. 总结 *F\T}k7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 xb4Pt`x)rS  
b4Ricm  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ci]'G>F@"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =7 Jy  
B;xZ%M]  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 0V<Aub[${  
gHQPhe#n  
扩展阅读 z$9@j2  
rQ`\JE&`  
扩展阅读 A#v|@sul  
 开始视频 ]LEoOdDN"C  
-     光路图介绍 vC{h2A  
 该应用示例相关文件： 0n4g$JK7  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 \p5|}<Sr)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 a$C2}  
0zg2g!lh  
#d7N| 9_  
QQ：2987619807 I*^5'N'