[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) 0Ba]Zo Z  
应用示例简述 V'dw=W17V  
1. 系统细节 m}D;=>2$  
 光源 =~W=}  
— 高斯激光束 JJg;X :p  
 组件 -~(d_  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Z 1wtOL  
— 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 OJA_OqVp$K  
 探测器 !fe_w5S^  
— 视觉感知的仿真 `Xeiz'~f8  
— 高帽，转换效率，信噪比 0:I<TJ~P  
 建模/设计 `bV&n!Y_  
— 场追迹： @T L|\T  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ^[bFGKE  
-w"lW7
 
2. 系统说明 t\YM Hq<Y  
Nr*X1lJ6  
O x`K7$)  
 W{Z7=  
3. 建模&设计结果 =w`uZ;l$Q  
7p!ROl^  
不同真实傅里叶透镜的结果： 0,@^<G8?  
\k"CtzoX  
uF}B:53A  
2,g4yXws5  
4. 总结 h*1T3U$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5#X R1#`  
2cIbX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 YXqYIG.G  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 zv;xxAX  
~9#x=nU:+V  
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。 /|H9Gm  
]s)Y">6  
应用示例详细内容 ?GhMGpdMq  
8L_OH  
系统参数 *pnaj\  
W4k$m2  
1. 该应用实例的内容 84e8z{  
3< 6h~ek)  
*ej< 0I{  
f9kd&#O&  
'PFjZGaKR  
2. 仿真任务 W|zPV`  
o^"OKHU,S0  
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。 +Q);t,  
kF,ME5%  
3. 参数：准直输入光源 $- %um  
]63! Wc  
Rcw[`q3/  
4<E <sD  
4. 参数：SLM透射函数 yoF*yUls^E  
gdqBT]j  
52#6uBe  
5. 由理想系统到实际系统 <,/7:n  
cjg~?R  
> cWE@P  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 y`7<c5zD  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 , .;0xyc  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 R'>@ja*  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 .o C!~'  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ~Sm6{L  
a:HN#P)12  
Z
Pb30M0  
}KIS_krs  
vp!F6ZwO  
应用示例详细内容 j} ^3v #  
aTeW#:m  
仿真&结果 [ @"6:tTU  
SVn@q|N  
1. VirtualLab中SLM的仿真 sb8bCEm-\  
> 3(,s^  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 5%fWX'mS  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 GU@#\3  
 为优化计算加入一个旋转平面 f>ktv76  
&zEBfr  
2@z.ory.  
G![4K#~NM  
2. 参数：双凸球面透镜 jg{2Sxf!c  
~re}6-?  
VzHrKI  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 </xf4.C  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ##xvuLy-6  
 参数是对应波长532nm。 '2<r{  
 透镜材料N-BK7。 1%N*GJlwJ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 UXpp1/d|e  
u|AMqS  
' F9gp!s8~  
Qb/:E}h]$  
~@xPoD&  
)mBYW}} T  
3. 结果：双凸球面透镜 AgSAjBP  
!-3;Qj}V  
6G"UXNa,  
 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。 "qR, V9\  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .RFH@''  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 VWHpfm[r%  
9Scg:}Nj  
.o/uA  
ivq(eKy  
ku]?"{Xx  
4. 参数：优化球面透镜 V|sV U  
|D/a}Av>B  
C:5d/9k  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 R"P-+T=7M  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 C5TV}Bq\  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 YMK ![ q-  
 透镜材料同样为N-BK7。 },JJ!3  
Ow4(1eE_  
(y.
N-I,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =IQ}Y_xr  
$S?gQN.e  
  P3|s}&  
Z10}xqi!X  
5. 结果：优化的球面透镜 ZM v\j|{8  
-XV+F@`Md  
id5`YA$  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 =|I
lORf<  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 *.|%uf.  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 AzXLlQ  
=_|G q|  
oU\7%gQ  
?-mOAHW0q  
6. 参数：非球面透镜 lbIPtu  
SKnYeT  
pUqC88*j  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 LAf#Rco4  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 6Nn+7z<*&z  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 j+ -r(lZ  
X`Q+,tx$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `
}=R  
2m yxwA5  
4^2>KC_  
vZTXvdF  
o|z@h][(l(  
7. 结果：非球面透镜 k
"&o)*d  
~YCH5,  
x$BNFb%I1  
 生成期望的高帽光束形状。 -W('^v_*  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 F.$z7ee@  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 TMPk)N1Ka  
~d]v{<3  
?=&S?p)-<  
Uz!3){E  
<O'U-. Gc  
8. 总结 IV. })8
 
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3_XLx{["'  
13#ff  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #vV]nI<MF.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 uWdF7|PN7  
/v5A)A$7  
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。 * CR#D}F  
mXyP;k  
扩展阅读 oHx:["F  
H"AL@=  
扩展阅读 n Ab~  
 开始视频 %w65)BFQ  
-     光路图介绍 j%nN*ms  
 该应用示例相关文件： ZJBb%d1;  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 [h;I)ug[o(  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 a&b/C*R_  
zs#-E_^%M  
g-d{"ZXd J  
QQ：2987619807 {ac$4#Bp[B