[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) yz)ESQ~va  
应用示例简述 &:vscOl  
1. 系统细节 .ewZV9P)t  
 光源 IRB& j%LA  
— 高斯激光束 F3 f@9@b  
 组件 "a(1s},  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 8W{~wg`  
— 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 u6_jn
ZGB  
 探测器 0BC`iql5  
— 视觉感知的仿真 5EhE`k4  
— 高帽，转换效率，信噪比 #S?c ;3-  
 建模/设计 9s $PrF  
— 场追迹： 0eA5zFU7  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 .~<]HAwq  
&:auB:b  
2. 系统说明 u9>6|w+  
SI_?~Pf3k  
a/e\vwHLv  
i<:p.ug-O  
3. 建模&设计结果 #:W%,$9\P  
AF[>fMI  
不同真实傅里叶透镜的结果： +u#Sl)F  
@zs1>\J7  
YX `%A6  
C9Wojo.  
4. 总结 %MNk4UsV  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $[QcEk  
2fBYT4*P;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ut;'Gk  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ohTd'+Lm  
Z!)f*  
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。 0.(Ml5&e  
SY8U"Qc;9  
应用示例详细内容 >W~=]&7{s4  
{e6KJ@H6  
系统参数 @ay|]w  
$O]^Xm3{@  
1. 该应用实例的内容 iE+6UK  
/fC\K_<N  
dk4D+*R  
=VCQ*  
.' IeHh  
2. 仿真任务 '{W3j^m7  
\d$Rd")w  
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。 NCxn^$/+>9  
S]b xQa+  
3. 参数：准直输入光源 %OFj  
$$~a=q,P[  
h;}ODK(.
 
N=
<=dp(  
4. 参数：SLM透射函数 .SBc5KX  
*sAOpf@M  
}_vM&.GFlL  
5. 由理想系统到实际系统 ?GfxBZ
WJ  
8iOO1I?+  
VX&WlG`wa  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 @oA0{&G{  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 7>KQRLw  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 V:QdQ;c  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 W\a!Q]pV  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Ki63Ox^O  
g X8**g'  
p&m ^
IWD  
~Q_F~0y  
oB3q AP  
应用示例详细内容 DUQ9AT#3  
N@}gLBf  
仿真&结果 lf;~5/%wMG  
2
$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 c0SX]4} G  
%/X2 l  
 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)。 M-vC>u3Y  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 )L|C'dJ<k`  
 为优化计算加入一个旋转平面 h9U+%=^O  
,Z?m`cx  
Jtext%"eNg  
s v6INe:  
2. 参数：双凸球面透镜 {dDq*sLf  
/jvOXS\M  
i5Eeg`NMl  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 h^`{ .TlN  
 由于对称形状，前后焦距一致。 cu:-MpE  
 参数是对应波长532nm。 #*+;B9
3)  
 透镜材料N-BK7。 eC.w?(RB  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 @{'o#EJY  
ZHb7+  
'}@e5^oL  
:82?'aR  
\I:UC %  
OX`?<@6  
3. 结果：双凸球面透镜 Z0{f  
2NyUmJ42  
%;'~%\|dZM  
 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。 Zb}`sk#  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 k:`a+LiZ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 cxL,]27Bu  
>}70]dN7b  
m\l51}xz  
f(^33k  
*h>OW  
4. 参数：优化球面透镜 3e#x)H/dr  
1V#0\1sj  
N'I?fWN!;R  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 #)Ep(2  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 hT\p)w  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 _F! :(@}  
 透镜材料同样为N-BK7。 mi*:S%;h  
Y"r3i]  
?Ozk^#H[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *oKgP8CF  
=7*oC  
oZ?IR#^
 
[O.LUR;  
5. 结果：优化的球面透镜 D%6ir*%T  
E=$7ieW  
IiG4ib>)W  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ]}
jgB2x7  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 6(\q< fx  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 c& 9+/JYMo  
T^rz!k{  
R~U2/6V  
B.h0" vJ  
6. 参数：非球面透镜 n%7A;l!{  
,| $|kO/  
%Y#[%~|(  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 BnY\FQ)K  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 MBnK&GS  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 |:!EHFr  
JrY"J]/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5JJg"yuY"  
8Sd?b5|G~  
AT2NC6{M  
s^{{@O.  
gt].rwo"  
7. 结果：非球面透镜 : OSmr  
; |
E! |w  
:< KSf#O  
 生成期望的高帽光束形状。 YzforM^F  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 n_e}
>1_  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 eH"qI2A  
+z~!#j4Q  
#n6FQ$l8m  
RPa?Nv?e  
Rx@%cuP*  
8. 总结 wN/*|?`Z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .j'@K+<45  
s!nSE  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 nN(D7wk  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q6s5#7h'"  
 0jip::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。 Z7mGC`>  
y \mutm  
扩展阅读 USHlb#*  
SNopAACf1  
扩展阅读 e0G}$ as  
 开始视频 *Bb|N--jI  
-     光路图介绍 Y;~~?[6  
 该应用示例相关文件： rU2YMghE  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 !#_h2a  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 0C"PC:h5  
l&e5_]+%  
i_jax)m%  
QQ：2987619807 HL}sqcp