[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) 0Cc3NNdz  
应用示例简述 ['(qeS@5O  
1. 系统细节 OBFM70K  
 光源 mcwd
2)  
— 高斯激光束 KMT$/I{p,  
 组件 41R~.?  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 qLBQ!>lR  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ycN!N  
 探测器 n(A;:)W{  
— 视觉感知的仿真 jhT/}"v  
— 高帽，转换效率，信噪比 zRh)q,Dt  
 建模/设计 ca &zYXy  
— 场追迹： Jn(|.eT|  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ; <- f  
.yDR2sW  
2. 系统说明 Njo.-k  
u}'m7|)8  
dnANlNMk?  
9Eh*r@>  
3. 建模&设计结果 9'X"a  
8U#14U5rS  
不同真实傅里叶透镜的结果： Xe}I;sKrB  
p+I`xyk  
<MxA;A  
TGpdl`k\T  
4. 总结 UeUOGf ,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Kj"n Id)  
%PVu>^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1\TkI=N3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HELTL$j,
b  
@$b7 eu  
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。 rl"yE=  
$jC+oYXj  
应用示例详细内容 lfoPFJ Z  
@&h_+|:-  
系统参数 P
tjAu  
]<},[s  
1. 该应用实例的内容 ?:PF
;\U  
CyS.GdyP  
5"#xbvRS0H  
787i4h:71  
9dg+@FS}=  
2. 仿真任务 f]+. i-c=  
UuJ gB)  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 *XXa
9z  
Ob'[W;p)[w  
3. 参数：准直输入光源 m,J9:S<5;  
C-2#-{<  
-z/>W+k  
kKQD$g
.z6  
4. 参数：SLM透射函数 `?N|{kb  
P+p:Ed8
0  
N[=R$1\Z  
5. 由理想系统到实际系统 Kn+
B):OY+  
3k+46Wp  
f<DqA/$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 l%cE o`U  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 
w="  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ^O5PcV3Eg  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 uoY]@.  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 {Cw>T-`  
i/DUB<>p6  
&-.2P!t  
S#D6mg$Z,  
jivGkIj!8  
应用示例详细内容 y#{> tC  
Ut"F b  
仿真&结果 }!vJ+  
'k$j^|r>  
1. VirtualLab中SLM的仿真 /;1h-Rc>  
sr$JFMTO11  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 r/ LgmVRn  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ;x=0+0JD  
 为优化计算加入一个旋转平面 ]+78 "(  
_%aJ/Y0Cy  
[1`&\C_E  
dBp)6ok#c  
2. 参数：双凸球面透镜 z`@|v~i0`  
mvW,nM1Y  
2HREO@._)  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ytGcigw(P  
 由于对称形状，前后焦距一致。 X[iQ%Y$/n  
 参数是对应波长532nm。 bu r0?q
  
 透镜材料N-BK7。 4}HY= 0Um  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 RS[QZOoW}  
$~.'Tnk)  
!.5,RIf  
q6>%1~?  
^5*9BwH`  
w'D=K_h  
3. 结果：双凸球面透镜 #ANbhHG  
GZqy.AE,  
Ut^ {4_EC  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。  HO =\  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 +(| ,Ke  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 uY|-: =  
r5\|%5=J  
^NiS7)FX  
wtnC^d$  
sM'%apM#  
4. 参数：优化球面透镜 'e06QMp@  
).1F0T  
p!3!&{  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Vu_QwWXO  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Qc]Ki3ls  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 gCY%@?YyN  
 透镜材料同样为N-BK7。 Mu]1e5^]  
Ves x$!F#  
+(3U_]Lu  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .a`(?pPr,  
6Z3L=j  
o&"nF+,  
f+Ht  
5. 结果：优化的球面透镜 -9z!fCu3  
/KH,11)yc  
'9d] B^)F  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 (7_}UT@w-  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 &`IC3O5  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 <*55d2  
B)}.
%G*  
E2~&GkU.UN  
Ga
1(T$|H  
6. 参数：非球面透镜 h#7p&F  
9( "<NB0y  
qz<>9n@o  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 J}'a|a@bk  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ^TF71uo  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 /f0*NNSat-  
I=G-(L/&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 hYS}PE  
)D"E]  
E\Et,l#|LY  
9#X"m,SB  
[uD G;We=  
7. 结果：非球面透镜 ,`O.0e4pn  
tlJ@@v&=  
2jiH&'@  
 生成期望的高帽光束形状。 Hlj_oDL  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 .Do(iYO.L  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 +XP9=U*g  
u?B9zt%$-m  
Uo
p`)  
1ms(03dp  
z[~ph/
^  
8. 总结 |)}&:xA%  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 vQ",rP%  
vle`#c.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |s$w i>7l  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kt;uB X3  
bs9X4n5  
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。 6(0ME$  
JRYCM}C]  
扩展阅读 9H#;i]t&  
]]^eIjg>a6  
扩展阅读 v%$c_'d  
 开始视频 t#BQB<GI  
-     光路图介绍
QxI^Bx  
 该应用示例相关文件：
Qf#=Y j  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 &b:SDl6  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 vnS;T+NZSC  
J=sj+:GS  
NwbX]pDT  
QQ：2987619807 > t~2