[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) "OK(<x]3;>  
应用示例简述 $T3/*xN  
1. 系统细节 *q8W;WaL  
 光源 7*[>e7:A  
— 高斯激光束 W"!nf  
 组件 n]8_]0{qi  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )]qFI"B7  
— 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 !L3Bvb;Q  
 探测器 cteHuRd  
— 视觉感知的仿真 #3/l4`/j  
— 高帽，转换效率，信噪比 ^/g&Q  
 建模/设计 |ZRl.C/e  
— 场追迹： `L9o!OsQ  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 v8pUt\m"  
Ud{-H_m+  
2. 系统说明 dm,bZHo  
5l)p5Bb48c  
uVisU%p  
\nxt\KD  
3. 建模&设计结果 % )|/s%W  
oMMU5sm  
不同真实傅里叶透镜的结果： (iWNvVGS  
Gl1`Nx0  
wlKL|N  
Pv/P<i^  
4. 总结 -@J;FjrXmP  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 IOmIkx&`GP  
\t!+]v8f8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 u $sX6  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 wy Le3  
=M(\
R8  
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。 Nw|Lrn*h!  
EB> RY+\  
应用示例详细内容 ,][+:fvS  
;W+.]_$6)T  
系统参数 <F=j6U7   
DI$zyj~3  
1. 该应用实例的内容 E+7S:B  
5h20\b?=$  
twO)b"0  
Box,N5AA  
>StvP=our  
2. 仿真任务 '0o`<xW  
F48`1+  
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。 JBWiTUk  
LI nN-b#  
3. 参数：准直输入光源 nh E!Pk  
*dKA/.g  
zBjqYqZ<+  
BO{J{  
4. 参数：SLM透射函数 @*2FG\c<  
\8t g7Sdq  
F^Q  
5. 由理想系统到实际系统 2r* o  
BtqJkdK!;1  
|Ec$%
 
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 j+c)%  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 5`z{A  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 nFB;!r  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 fqZ!Bi  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 <B`=oO%o  
]gmf%g'C  
WV&BZ:H  
"0/OpT7h7  
O%+:fJz6wI  
应用示例详细内容  vb70~k  
S$$:G$j  
仿真&结果 U2Ur N?T  
,g6.d#c  
1. VirtualLab中SLM的仿真 _5X}&>>lhF  
-6H)GK14b  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 &Owt:R)9~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 s!+?)bB  
 为优化计算加入一个旋转平面 Y.hrU*[J0  
}~ +  
L4[bm[x  
F1,pA
tA  
2. 参数：双凸球面透镜 5w1=j\oq  
"1[N;|xa  
rgP$\xn-  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >T(f  
 由于对称形状，前后焦距一致。 m|-O/6~  
 参数是对应波长532nm。 eFeeloH?e*  
 透镜材料N-BK7。 M!I:$DZt  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 .:lzT"QXI  
O&O1O>[p1  
Q% dpGI  
q,*IR*B:a  
"?N`9J|j)~  
F\]rxl4(L  
3. 结果：双凸球面透镜 Cu`ZgKLQ  
yDyq. -Q  
DvhK0L*Qr  
 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。 j$L<9(DoR  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~q1s4^J  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 f5yd2wKy6  
_QErQ^`  
<&x_e-;b'  
F.\]Hqq  
]Wy V bIu  
4. 参数：优化球面透镜 n@%'Nbc>b  
cw^FOV*  
HML6<U-eS  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Tok"-
$`N  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 a;h:o>Do5  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 dyx4_!fO  
 透镜材料同样为N-BK7。 i>rn!?b  
prm  
bqe;) A7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )pvZM?  
{bNnhW*qOu  
nY*OD
L  
%r>vZ/>a  
5. 结果：优化的球面透镜 p,4z;.s$  
`n%~#TJ  
cfj6I  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 E@@quK  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 oOD|FrlY  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。  c\x?k<=  
Ny~;"n  
\u)(+t{  
9u)h$VC  
6. 参数：非球面透镜 M9N|Ql  
+fwq9I>L  
$rlIJwqn  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 $Z(zO;k.  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。
*r%  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 GV2}K <s  
\(z)]D  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 KcrF=cA  
SKS[Lf  
%\^x3wP&o\  
AI)9E=D%  
V]<dh|x  
7. 结果：非球面透镜 B02~/9*Y"  
9S<W~# zz  
<D 5QlAN  
 生成期望的高帽光束形状。 Cr[#D$::`  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 pkT a^I  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 95+}NJ;r  
svQDSif  
;WzT"yW)T  
S\f^y8*<  

NH?s  
8. 总结 LCdc7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 z* `81  
)Q\;N C=4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `Yut1N  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `\qU.m0(j  
S1=c_!q%9  
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。 x7/2e{p uu  
l >O]Cpt  
扩展阅读 ZWr\v!4  
sn*s7v:  
扩展阅读 %TR->F  
 开始视频 i&l$G55F  
-     光路图介绍 6^
w
iEnA  
 该应用示例相关文件： ({8Q=Gh  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 l/1uP  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 =DqGm]tA  
=B/^c>w2  
5i#B?+Y  
QQ：2987619807 g%+nMjif