[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) ym5@SBqIx  
应用示例简述 @8{8|P  
1. 系统细节 t0fgG/f'  
 光源 c

h%zu%;f  
— 高斯激光束 Es#:0KH].v  
 组件 i/*)1;xsk  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ,{G\-(\  
— 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 5uG^`H@X  
 探测器 :Ni#XZ{F-/  
— 视觉感知的仿真 YGPb8!  
— 高帽，转换效率，信噪比 !X: TieyVu  
 建模/设计 >'Lkn2WI  
— 场追迹： p4IyKry,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Cxq|N]E  
+a*Ic8*  
2. 系统说明 B.4e4%BBS  
3mofp`e  
]e-QNI  
93D
}0kp  
3. 建模&设计结果 zd2_k 9  
qJs_ahy(  
不同真实傅里叶透镜的结果： Hd;NvNS  
4
Ia'Yr  
_)<5c!  
DjaXJ?'  
4. 总结 @TW:6v`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 zQ:nL*X'Z"  
/,uxj5_cT  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *YH!L{y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HOu$14g  
x1`w{5;C 2  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 \nP79F0%2  
2k=|p@V n~  
应用示例详细内容 3/usgw1  
6d8)]  
系统参数 03)irq%l;  
KM)MUPr  
1. 该应用实例的内容 j<)$ [v6  
0TV16--  
8IL5:7H8  
>A]l|#Rz  
{?^ES*5  
2. 仿真任务 jTqJ(M}L  
X} V]3  
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。 q1YNp`]0i8  
:(OV{ u  
3. 参数：准直输入光源 uL7}JQ,  
Ux?G:LLz  
$#/8l58  
20$Tky_  
4. 参数：SLM透射函数 gO*Gf2AG  
27[e0 j  
BQUYT/$(  
5. 由理想系统到实际系统 Pl|I{l*o(`  
3,i`FqQa  
E)Qg^DHP/  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 SkipP
EhA  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 fh_:ung  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。  HL[V}m  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 IeChz d  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 k}kwr[  
c|m?f  
Z>w@3$\z  
. P44t  
f]2gjQHM  
应用示例详细内容 uCW}q.@4  
S]T71W<i  
仿真&结果 aB G*  
j&.JAQ*2;  
1. VirtualLab中SLM的仿真 4 }_}3.  
Yx. t+a-  
 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)。 k-*k'S_  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 >>R)?24,<  
 为优化计算加入一个旋转平面 V^.Z&7+E`_  
t':*~b{V@7  
N8r+Q
%ov  
Z^mIGy}  
2. 参数：双凸球面透镜 \(f82kv  
vcy+p]6KE-  
<;b  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。  wN0?~  
 由于对称形状，前后焦距一致。 WV|9d}5  
 参数是对应波长532nm。 yYk?K<ou  
 透镜材料N-BK7。 $1Z3yb^  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )086u8w )y  
bDw\;bnG  
[sPLu)q2  
S +73 /Vs  
|SJ%Myy  
Y'6P ~C;v  
3. 结果：双凸球面透镜 '+^XL6$L  
j\.pS^+  
JKXIxw>q  
 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。 sh<JB`^$(?  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ER]C;DYX  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 =o"sBVj  
y(K:,CI  
\gZjq]3  
5=MM^$QG  
Si#XF[/  
4. 参数：优化球面透镜 h7]>b'H  
xdsF! Zb  
^&c|z35F  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 a5g1.6hF  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 7.^1I7O  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 EX3;|z@5;  
 透镜材料同样为N-BK7。 IP1{gMG  
R&R{I/;i*.  
T:j!a{_|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 CBx5:}t  
UB;~Rf(.  
`p^xdj}  
9VTE?,  
5. 结果：优化的球面透镜 oP<E)  
2-wvL&pi)  
0jefV*3qpB  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 !3at(+4  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 g!;
Hv  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 BA0.B0+"  
j\@|oW0  
p@xK`=Urb  
{[B`q  
6. 参数：非球面透镜 Zo(QU5m0  
I03 45Hc  
0l%|2}a  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 RE:$c!E!  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ] i\a[3  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 m`ab5<%Gn  
t3$+;K(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~{O@tt)F  
p>]2o\["  
j]_"MMwk$<  
nR~L$Wu5_a  
G@n%P~  
7. 结果：非球面透镜 W%7m3/d  
'||),>~  
A|U_$!cLZ  
 生成期望的高帽光束形状。 wms8z  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ?_c*(2i&^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ?l<u%o  
[I` 6F6  
Z)zmT%t  
^t\AB)(8  
nK9A=H'Hc  
8. 总结 S}*%l)vfR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^E8e
W  
!Q5ip'
L  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 wMB<^zZmv  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 V<!E9/4rS  
q y8=4~40
 
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。 aTy&"  
:xT=uE.I  
扩展阅读 9f4#b8  
=r:-CRq(  
扩展阅读 7L:$Amb_F  
 开始视频 pJ#R :#P  
-     光路图介绍 k iCg+@nT  
 该应用示例相关文件： q|%(47}z  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Q04iuhDO:  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 kw!1]N  
nNFZ77lg  
$u9y H Z  
QQ：2987619807 eS jXaZh