[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) G*I  
应用示例简述 iT}>a30]B  
1. 系统细节 7|5kak>=  
 光源 ,~Mf2Y#m0p  
— 高斯激光束 Uj7Y
TB  
 组件 AioW*`[WjA  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
CPJ21^  
— 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 Kk8wlC  
 探测器 w a_{\v=  
— 视觉感知的仿真 9^
XZ|`  
— 高帽，转换效率，信噪比 ,^([aK  
 建模/设计 f'oTN!5
WF  
— 场追迹： MJ JC6:  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ~6f/jCluR%  
4 neZw'm  
2. 系统说明 N;3!oo4  
3Y)&[aj  
6
TW<,SM  
V *@q< rQ  
3. 建模&设计结果 U4"^NLAq  
$VmV>NZ  
不同真实傅里叶透镜的结果： VZi1b0k1.  
;0dH@
b  
';3>rv_  
=`3r'c  
4. 总结 VeWh9:"bJ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nX (bVT4i  
)Z:-qH  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 D,cD]tB2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 xw8k<`  
hoFgs9  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 [)I^v3]U  
Q#%LIkeq  
应用示例详细内容 ec
!e  
Z;uKnJh  
系统参数 %$&eC  
K6->{!8]k  
1. 该应用实例的内容 C1;uAw?\  
>Lcu  
DghyE`  
1'hpg>U  
WfO EI1  
2. 仿真任务 &MX&5@ Vu  
:$G^TD/n  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 .V!5Ui<  
&b@_ah+f  
3. 参数：准直输入光源 < dE7+w  
N6[Z*5efR  
q?j7bp]  
&- p(3$jn7  
4. 参数：SLM透射函数 | d*<4-:  
0")_%  
aUMiRm-  
5. 由理想系统到实际系统 (hwzA *(c  

ikZYc ${  
;ab[YMkH  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 &5HI   
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 46f-po_  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。
w?D=  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ^h_rE |c  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。
3SY1>}(Y  
~[!Tpq5  
-d?<t}a  
IYe[IHny1  
%{ U (y#  
应用示例详细内容 A6KP(@   
s {*rBX8N  
仿真&结果 6<z#*`U1  
<1vogUDW  
1. VirtualLab中SLM的仿真 BHpay  
fbI5!i#lz  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 x6aVNH=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Mprn7=I{Tg  
 为优化计算加入一个旋转平面 GfgHFv  
ZXhNn<  
=8vwaJ  
[ !~8TF  
2. 参数：双凸球面透镜 ~&,S xQT  
uaD+G:{[  
c@lF*"4  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 "'+/ax[{  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ]@_|A, ]  
 参数是对应波长532nm。 Z2;~{$&M+  
 透镜材料N-BK7。 D{7sfkcJ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 k'v+/6 Y  
f/ 3'lPK^  
U7LCd+Z5X  
W^W.* ?e`  
e9\_H=t+  
pw))9~XU  
3. 结果：双凸球面透镜 >8NUji2I  
p>U= Jg  
{DVMs|
5;^  
 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。 p*jH5h cy  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2(Xu?W 7d  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 g6gwNC:aF  
2*W|s7cc  
9r:|u:i7m  
Nn0j}ZI)1  
>z3l@  
4. 参数：优化球面透镜 HH3Z?g  
rZAP3)dA  
h5vetci/  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 "6~+-_:  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 6XAofN/5f  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =q[+e(,3  
 透镜材料同样为N-BK7。 pgUjje>#  
nBd(pOe  
>YdLB@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 n-?zH:]GG{  
5H
B*  
B_@p@6z  
>kuu\  
5. 结果：优化的球面透镜 |]HA@7B  
?:5/4YC  
{rF9[S"h  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Ix@nRc'  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 A)#Fyde  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 OSJL,F,  
u3cl7~- yW  
;iN[du  
i:&
$I=  
6. 参数：非球面透镜 7 /"Z/^  
L8pKVr  
Yru,YA   
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 {H=<5  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 3z k},8fu  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 {XXnMO4uR;  
M^n^wz  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Lq#!}QcW=  
qP9`p4c8i  
YvUV9qps~  
$m-@ICG#  
MbQ%'z6D  
7. 结果：非球面透镜 n
bv}Q-C  
FZ FPzH  
)ItW}1[I  
 生成期望的高帽光束形状。 D4{<~/oBv  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 (2 P&@!|  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 NiVZ=wEp,  
VTO92Eo  
/RF&@NJE5  
|/u,6`  
E]pDp /D  
8. 总结 pe!"!xJE  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6anH#=(  
EQy~ ^7V B  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 AgOti]`aR  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i2)$%M&  
_!yUr5&,Br  
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。 V|2[>\Cv  
w
k2Ff*&  
扩展阅读 0<Rq  
u} [.*e  
扩展阅读 +[V.yY/t|>  
 开始视频 Ibv`/8xh  
-     光路图介绍 WXa<(\S\V  
 该应用示例相关文件： 0J.]`kR  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 dFk$rr>q  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 DH])Q5  
=_$Hn>vO  
6"2IV  
QQ：2987619807 0>3Sn\gZ(