[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) mGZ^K,)&OR  
应用示例简述 ,$ L>  
1. 系统细节 Z-W>WR  
 光源 ,)3%@MwO  
— 高斯激光束 6m_ fEkS[  
 组件 Y.&nxT95=  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 '+LbFGrO3  
— 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 ?s[ kUv+=  
 探测器 LIYj__4=|  
— 视觉感知的仿真 !L4Vz7C  
— 高帽，转换效率，信噪比 ,h,DB=!K<  
 建模/设计 (055>D6  
— 场追迹： S%zn
{1F  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Tg|0!0qD]F  
-J8&!S8X  
2. 系统说明 T:&  
hw/:  
Mz,G;x}  
WPT0=Hqp7  
3. 建模&设计结果 EYNi`  
k^B<t'  
不同真实傅里叶透镜的结果： x"q!=&>f  
&5:83#*Oj  
*;7~aM  
b_2bg>|;  
4. 总结 c\cPmj@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4X tIMa28  
%O]]La  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 j4h6p(w{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P%w)*);  
r:fMd3;gq  
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。 yf7p,_E/  
KwO;ICdJ  
应用示例详细内容 yf3c-p  
tnL$v2e6q  
系统参数 s`Z| A  
6v(
?L
r`D  
1. 该应用实例的内容 
D@@J7  
5=Cea  
4eOS+&  
9yla &XTD  
i+rh&,  
2. 仿真任务 L-. +yNX)  
f@Oi$9CZn  
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。 66ULR&D8  
Sep/N"7~t  
3. 参数：准直输入光源 gEr@L  
*K}h >b 1  
;ED` 7  
)LOV)z|}  
4. 参数：SLM透射函数 xZ
biEDU  
;1x(~pD*o  
eO7 )LM4  
5. 由理想系统到实际系统 cg`bbZ  
]J|]IPXy  
f8ucJ.{"  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 a6Zg~>vX  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 \N3A2L)l  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 >+}yI}W;e  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 )>-94xx|  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 :c
03"jvYE  
/:S&1'=  
3Lg)237&j  
jimWLF5Q5"  
{N.JA=  
应用示例详细内容 /i:c!l9  
]*/%5ZOI&
 
仿真&结果 2g0_[$[m  
W"3YA+qpI  
1. VirtualLab中SLM的仿真 GpwoS1#)0|  
J_-K"T|f  
 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)。 Ec3TY<mVr  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 YB`1
S  
 为优化计算加入一个旋转平面 v?6g. [;?  
rf\/Y"D  
n,Gvgf  
|[+/ ]Y  
2. 参数：双凸球面透镜 X}fu $2  
gPJZpaS  
8?l/
x  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 j'IZetT  
 由于对称形状，前后焦距一致。 !_i;6UVG  
 参数是对应波长532nm。 PS:"mP7n  
 透镜材料N-BK7。 eVRPjVzQ'Q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 [\BLb8  
,#V}qSKUS  
z79c30y]"  
EX"o
9'  
woyn6Z1JQ  
zm~sq_=^  
3. 结果：双凸球面透镜 B'}pZOa[Wb  
jA'7@/F/  
i8nzPKF2$3  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 hI6Tp>b*~  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 qmy3pnL  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 07 E9[U[  
>{1 i8 b@  
E7`Q=4@e  
L]e@./C$  
k1_"}B5  
4. 参数：优化球面透镜 4 Q<c I2|  
jCK 0+,;  
c,L{Qv"n{  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Oj]4jRew  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 5fDp"-  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 {lO>i&mx  
 透镜材料同样为N-BK7。 38zG[c|X  
!;%+1j?d  
k [eWhdSw  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7=`_UqCV  
0J z|BE3Y  
,t|qhJF  
&6O0h0Vy  
5. 结果：优化的球面透镜 ^3O`8o  
|T+YC[T#v  
P.Gmj;  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 N= G!r  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 WB|N)3-1  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 6|10OTVu`  
[,T
K"  
aB^`3J  
P ~rTuj  
6. 参数：非球面透镜 dw YGhhm  
]yV,lp  
rp_Aw  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @!KG;d:l  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 h=o%\F4  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 iPK:gK3Q  
B!AJ*
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 c.{t +OR  
$*qQ/hi  
e\95X{_'  
,/Al'
  
As+^6  
7. 结果：非球面透镜 e3=-
7FU  
Lgrpy  
5c 69M5  
 生成期望的高帽光束形状。 /D,<2>o  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ZRn!z`.0  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 M-zqD8D  
FB }8  
u!TMt8+c  
/7&WFCc)(  
nq 9{{oe  
8. 总结 !f01.Tq8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~yu\vqN  
$^5c8wT  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 il~A(`+YO  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 r68d\N`.  
L8~zQV$h  
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。 8],tGMu  
#<81`%  
扩展阅读 fK10{>E1  
LNOz.2fr>  
扩展阅读 8fC5O  
 开始视频 gV;9lpZ2  
-     光路图介绍 UE 1tm  
 该应用示例相关文件： qK,PuD7i"  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 7CSd}@71\  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 CH] +S>$  
2yPF'Q7u_.  
wvPS0]  
QQ：2987619807 OY,iz