[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) -^$IjK-N  
应用示例简述 S2~im?^21  
1. 系统细节
"0?"
E\  
 光源 PED5>90  
— 高斯激光束 LP//\E_]  
 组件 b}m@2DR'|m  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 RnUud\T/  
— 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 -nGLmMvd  
 探测器 ?H21Ru>:*  
— 视觉感知的仿真 .2*h!d)E  
— 高帽，转换效率，信噪比 J L2g!n= K  
 建模/设计 Z67'/z$0  
— 场追迹： mS &^xWPV  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 aj$&~-/ R  
6JE_rAab  
2. 系统说明 f(*iagEy  
9_J'P2e  
-y8>c0u  
,TQ;DxB}=E  
3. 建模&设计结果 A=BT2j'l)  
-;&-b>b  
不同真实傅里叶透镜的结果： }_9yemP  
x UTlM  
jFwJ1W;?-  
`&FfGftc  
4. 总结 =nG>aAG  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \m~Oaf;$  
fOz.kK[]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 c^}DBvG,  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 s#)0- Zj  
&*o{-kw  
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。 $NwPGy?%  
Ew&|!d  
应用示例详细内容 L?b;TjLe  
j%fi*2uX  
系统参数 G$6mtw6[M  
x{$/|_  
1. 该应用实例的内容 Ap!i-E,"J  
Fz@U\\94z  
V_jGL<X|  
rVDOco+w  
+pbP;zu  
2. 仿真任务 ZEG~ek=jM  
C$`^(?iO/  
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。 >xIb|Yp)&  
[lE^0_+  
3. 参数：准直输入光源 snyA  

9K=K,6 b  
uUh6/=y  
M8f[ck  
4. 参数：SLM透射函数 8k?V&J
`  
Nq[-.}Z6  
8,]wOxwqi  
5. 由理想系统到实际系统 4}*V=>z  
-hZw.eChQa  
!r9~K^EI
 
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 fs8C ^Ik>~  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Fuo.8  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 }C5Fvy6uz  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 [.nkNda5)v  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 OTmr-l6  
8hZc#b;  
<|VV8r93  
5$
/Me=g<  
@Qd5a(5WM  
应用示例详细内容 -z>m]YDH  
r-&* `Jh  
仿真&结果 a0hgF_O1  
q`L}\}o  
1. VirtualLab中SLM的仿真 kvam`8SeL  
,~XAV ;+  
 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)。 PH=O>a`a_O  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Y$
FhV~m  
 为优化计算加入一个旋转平面 J&;' gT  
VoNk.h"T  
0|]qWcD  
uo7[T*<Q  
2. 参数：双凸球面透镜 1N+ju"2R  
)9kp[hY  
9oVprd>%@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 g7Z3GUCGL  
 由于对称形状，前后焦距一致。 U sV?}  
 参数是对应波长532nm。 h BzZJ/jn  
 透镜材料N-BK7。 3+V.9TL'a  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 CZ,2Rq  
}\vw>iHPX@  
 pwo @ S"  
_>G=xKA#e  
Wfh+D[^  
\Z625jt  
3. 结果：双凸球面透镜 aTE;Gy,W  
v8K4u)  
&M2fcw?  
 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。 rnXoA, c/  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 sDyt3xN  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;et(Yi;9  
gr4JaV  
7'R7J"sY`|  
!GtCOr\'  
i [6oqZ  
4. 参数：优化球面透镜 @0iXqM#jH  
6R!AIOD>  
;%O>=m'4  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 &;$- &;  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 qino:_g  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 iG=XRctgj)  
 透镜材料同样为N-BK7。 10r9sR  
~uEI}z
 
Ikgia:/-Z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 laaoIL^  
W+
aW2  
QE`u~  
6?= ^8  
5. 结果：优化的球面透镜 y(jd$GM|  
T0K*!j}O  
V
POp#;"%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 9f$3{ g{m  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >;k~B  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
d6~d)E  
ybpU?n  
HkyN$1s  
z=DK(b;$z  
6. 参数：非球面透镜 {0Ej*%  
$ZnVs@:S  
opqf)C  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 qQCds}<w  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 qEnmms1  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 fl<j]{*v  
}Z% j=c"d  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 E# *`u  
&_$xMM,X  
avxI%%
|  
:/i13FQ  
4 zipgw  
7. 结果：非球面透镜 0ZtH  
9v76A~~  
c_syJ<  
 生成期望的高帽光束形状。 "S3U]zw0_  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 PF:E{_~  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 seNH/pRb  
A]m_&A#  
p&3~n: Fo  
c/`Rv{*'o  
?/24-n  
8. 总结 jN2Xoh9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [3io6XG x@  
/{nZI_v#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;Yn_*M/*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Ct}rj-L<i  
3H,>[&d  
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。 7kQ,D,c'  
t++\&!F  
扩展阅读 q??N,  
<&=3g/Y  
扩展阅读 cb9@ 0^-  
 开始视频 8:}$L)[V  
-     光路图介绍 %)j^>W5  
 该应用示例相关文件： +g8uV hC  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 "gq_^&  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 =lS@nRH  
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QQ：2987619807 *mfPq"/