[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) y-pdAkDh  
应用示例简述 2> a&m>  
1. 系统细节 "8QRYV~Z  
 光源 Q%CrB>|@  
— 高斯激光束 z,Xj$wl  
 组件 1wgL^Qz@  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 P|NGAd  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 Df"PNUwA"  
 探测器 s}zR@ !`  
— 视觉感知的仿真 |Iy;_8c  
— 高帽，转换效率，信噪比 3.movkj  
 建模/设计 xI,3(A.  
— 场追迹： [REH*_  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *
r.%/^@  
%_ew{ff
|  
2. 系统说明 JMAdsg/  
RHsVG &<j  
%YVPm*J~  
|=5zI6pT  
3. 建模&设计结果 8UB2 du@?  
}$)~HmZw  
不同真实傅里叶透镜的结果： _DR@P(0>_  
lhM5a \  
o0Teect=  
Y`gO:d8  
4. 总结 1 -Z&/3T]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8P]nO+  
*,u{,$}2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :1d;jx>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;X}2S!7Ko  
j32*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。 c{^1`(#?  
L IKuK#  
应用示例详细内容 ybpOk  
<pp
dy,j:  
系统参数 [kJ;Uxncz~  
OX,em Ti  
1. 该应用实例的内容 dPO"8HQ  
i59}6u_f  
F=5+JjrX  
E2|M#Y  
G!%m~+",  
2. 仿真任务 *mV?_4!,f7  
ts=D

  
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。 2fdN@iruB  
r@JMf)a]  
3. 参数：准直输入光源 U_jW5mgsG  
ZQ"dAR/y  
; &rxwL  
\HxF?i "
 
4. 参数：SLM透射函数 FM%WMyb[  
.joCZKO  
|keU+De  
5. 由理想系统到实际系统 &$ }6:  
-8)C6"V{  
w#2apaz  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 xlcCL?qQj  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 HM(X8iNt  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 /1TK+E$  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 )4o8SF7lz  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 
_I)TO_L;  
q'fOlq  
C!_=L?QT^  
YS4"TOFw  
,1~B7Zd  
应用示例详细内容 zM8 jjB  
0rX%z$D+@  
仿真&结果 ;=0-B&+v  
Q@p'nE,  
1. VirtualLab中SLM的仿真 H.hKh  
3]iw3M  
 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)。 E*R-Dno_F  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Vh01y f  
 为优化计算加入一个旋转平面 Ce//;Op  
j*?E~M.'1K  
f:nXE&X[  
TN Z-0  
2. 参数：双凸球面透镜 ?AO=)XV2  
aeYz;&K  
%X}D(_  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 qi^kf  
 由于对称形状，前后焦距一致。 b L.Xby<Y  
 参数是对应波长532nm。 0(C[][a*u  
 透镜材料N-BK7。 c.Izm+9k  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 A[4HD!9=  
RYl{89  
s!W{ru  
o8g]ho  
^^V+0 l  
8\)4waz$  
3. 结果：双凸球面透镜 !#1UTa  
@6[aLF]F  
a@_n>$LZL  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 /2r&ga&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 e\#aQ1?"  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 amQiH!}8R  
7lOAu]Zx  
~hP]<$v  
)+)qFGVz  
0/fwAp
 
4. 参数：优化球面透镜 .K_50%s  
?iaO+G&|  
i'ZnU55=  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 /w5c:BH  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 J,h'eY5  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 eHHU2^I,  
 透镜材料同样为N-BK7。 E)'T
;%  
.F/l$4CQ  
)):D&wlq  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 rXrIGg
eM  
}PMlG  
D.F1^9Q  
j<?k$8H  
5. 结果：优化的球面透镜 W9GjUswv!  
_Fkb$NJ"]Q  
25vq#sS]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 `y"a>gHC  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 =m;cy0))  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 !(_qM  
7*+tG7I @  
eH;{Ln  
5uM`4xkj  
6. 参数：非球面透镜 pfMmDl5|  
[7{cf`C  
k c L +  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Mf9x=K9  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =EHKu|rX~  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 PTF|"^k+   
OQ3IkE`G  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9*a"^  
{ZUgyGE{  
Qj9'VI>&  
W 6R/{H  
6(B[(Af  
7. 结果：非球面透镜 vf!lhV-UG+  
xn<x/e  
Jb!s#g   
 生成期望的高帽光束形状。 S8e?-rC  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }vX1@n7T6  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ]%(X}]}  
pQCW6X  
iT~ gt/K  
.V{y9e+  
~kZ?e1H  
8. 总结 d`xDv$QZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 J)^Kls\>t  
F,xFeq$/{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 kznm$2 b  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kI^Pu  
1[(/{CClB  
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。 Pu2cU5n  
{%v{iE>  
扩展阅读 {G-y7y+
E  
LV]F?O[K=  
扩展阅读 9d+z?J:  
 开始视频 1{CVd m<9  
-     光路图介绍 WHR6
/H
 
 该应用示例相关文件： ^}Gu'!z9D  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 B|kIiL63 D  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 AgJPtzs  
)#Id=c  
eq4Yc*|9  
QQ：2987619807 d?jzh1