[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) @%@uZqQ4  
应用示例简述 rz0~W6
 U  
1. 系统细节 cMxTv4|wui  
 光源 L2Uk/E  
— 高斯激光束 n *|F=fl  
 组件 01q5BQ7u  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 DWZ!B7Ts  
— 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 aLTC#c%U  
 探测器 C0;c'4(  
— 视觉感知的仿真 "#^11o8  
— 高帽，转换效率，信噪比 )2C`;\/:  
 建模/设计 dN J2pfvv  
— 场追迹： MHJH@$|]  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 lw0l86^Y  
*?%DdVrO@  
2. 系统说明 #:v}d+  
7:t+  
HkFoyy  
PvX>+y5  
3. 建模&设计结果 WjtmV2b<7  
sEq_K#n{  
不同真实傅里叶透镜的结果： 82Dw,Cn  
GL'zs8AKf  
_n(O?M&x  
hSE\RX 9  
4. 总结 77"'?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 B/g.bh~)q  
 Hrm^@3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /<)A!Nn+F  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 V9f$zjpw  
ju`x   
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。 _oxhS!.*  
gtWJR  
应用示例详细内容 s0 hD;`cm  
21x?TZa  
系统参数 'v iF8?_  
}stc]L{79  
1. 该应用实例的内容 H'Q4IRT  
<5 G+(vP  
.^0@^%Wi  
5]
DgfwX  
`8xt!8Z$  
2. 仿真任务 fF37P8Ir  
Svj%O(  
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。 jh\L)a*  
Xc-'&"  
3. 参数：准直输入光源 6tBL?'pG  
5SKj% %B2,  
)e`$'y@L$  
Qvt  
4. 参数：SLM透射函数 :G\f(2@  
"HSAwe`5jU  
8TIc;'b
RM  
5. 由理想系统到实际系统 y6tzmyg  
J P'|v"  
F@ lJk|*_  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 |%.V{vgP7  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 1 i # .h$  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 H7!j5^  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 wd&Tf R4!  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 jy#'oadS?  
QyN<o{\FD!  
9M{z@H/  
<]#'6'  
2;N)>[3*J  
应用示例详细内容 uBp"YX9rx  
x`/"1]Nf  
仿真&结果 V4kt&61  
4,kdP)Md$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 co^kP##Y  
$A"C1)d;  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 a(- ^ .w  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 . Z 93S|q  
 为优化计算加入一个旋转平面 YmXh_bk  
<2Q+? L{  
NVqJN$z  
CsfGjqpf  
2. 参数：双凸球面透镜 GSck^o2{  
fHK`u'  
O~Eju  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 GcXh V  
 由于对称形状，前后焦距一致。 S[g{ )p)  
 参数是对应波长532nm。 G 92\` Q  
 透镜材料N-BK7。 Y#[jDS(ip  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 H4l*  
Fo  K!JX*  
;VVKn=X=S=  
A|3'9i
L{9  
$2lrP]`>j.  
-DWyKR= j"  
3. 结果：双凸球面透镜 WBcnE(zF  
DL$O274uZ  
VHwAO:+-  
 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。 |^: A,%>  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 `1;m:,9  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 jx*jYil  
J0xV\O !e  
&z'NQ!uV  
BCy# Td  
xw[KP [(  
4. 参数：优化球面透镜 y;oPg4  
<:(pnw*L  
L;jzDng<  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8n_!WDD  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 `cu W^/c  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 l;+n
L[%`  
 透镜材料同样为N-BK7。 RRXnj#<g  
SxyXz8+e[  
(6b*
JQ^^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^g^R[8  
&~9'7 n!  
zn!H&!8&  
u`K)dH,  
5. 结果：优化的球面透镜 #kho[`9  
VTM*=5|c  
zVeQKN
9^Z  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 : T` Ni  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 G)<NzZo  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 AcRrk  
V]4g- CS[  
:.2Tcq  
c:[z({
`  
6. 参数：非球面透镜 rf}@16O$'  
qeM`z  
pK_n}QW  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 k&oq6!ix  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,tZJSfHB  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 no~Yet+<"  
?o0ro?9j  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 H YA<  
,}8|[)"  
|"gg2p  
S9cAw5E(yN  
n:TWZ.9  
7. 结果：非球面透镜 A(j9T,!  
!Eqp,"ts7  
u;@~P  
 生成期望的高帽光束形状。 F=T};b  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 |o6g{#1  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 lla?;^,  
2cnyq$4k  
bi:TX<K+  
obRYU
|T  
0`=>/Wr39  
8. 总结 'MWu2L!F  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ff{L=uj  
e-@.+f2CC  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )qbjX{GZ7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :"ta#g'  
-g5o+RT@  
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。 `l%)0)T  
*_qLLJg  
扩展阅读 :gwM$2vv  
@7}
]\}SR  
扩展阅读 D#8uj=/%  
 开始视频 KscugX*x  
-     光路图介绍 "ZHA.M]`
 
 该应用示例相关文件： N(7UlS,u'  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 oh?@[U  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 be->ofUYgs  
~uUN\qx52  
9 SBVp6'  
QQ：2987619807 ;A\SbLM