[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) g3 Oro}wt6  
应用示例简述 CSY-{  
1. 系统细节 "^)GnK +-  
 光源 Pn l}<i  
— 高斯激光束 10xza=a  
 组件 u4$R ZTC  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 b!r%4Ah  
— 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 q:=jv6T#  
 探测器 _bt9{@)  
— 视觉感知的仿真 w c  
— 高帽，转换效率，信噪比 fL*+[
v4  
 建模/设计 _l2_) ~  
— 场追迹： LTB rg[X  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {yDQncq'^  
FY`t7_Y?GV  
2. 系统说明 Ze <)B *  
 : 76zRF  
(\o4 c0UzK  
-/2B fIq  
3. 建模&设计结果 j{D tjV8  
w OOu/Y  
不同真实傅里叶透镜的结果： E#,\[<pc  
+d7Arg!m  
y06xl:iQwF  
?#Y:2LqPC  
4. 总结 5nTcd
@lX  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 PpH ;p.-!d  
,.h@tN<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。 B&_Z&H=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 T+B8SZw#}!  
:dNJ2&kJ  
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。 I@\D tQZ
 
R+_!FnOJ  
应用示例详细内容 bZr,jLEf  
n_:EWm$\  
系统参数 'oH3|  
G"tlJ7$myQ  
1. 该应用实例的内容 S^
D7}  
*}T|T%L4)  
NCY2^  
'sNiJ>  
&n#yxv4  
2. 仿真任务 {>
8?6m-  
K|OPtYeb  
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。 e]CoYuPr  
D_1O4/  
3. 参数：准直输入光源 nA{yH}D4  
a>rDJw:  
pw5{=bD  
~<~
~C#R  
4. 参数：SLM透射函数 hgzNEx%^q  
Dv L8}dz  
n>7aZ1Qa  
5. 由理想系统到实际系统  UO#`Ak  
yimK"4!j5A  
0TSB<,9a[  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 u~2]$ /U  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 5pC}ZgEa<  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 }}ic{931  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 0w0{@\9  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 (9kR'kr  
!s?SI=B8  
co1aG,>"q  
VIN0kRQ#  
>fth iA  
应用示例详细内容 FvG?%IFM  
0xO*8aKT  
仿真&结果 %4Qs|CM)m  
v;U5[  
1. VirtualLab中SLM的仿真 <pjxJ<1l  
(x?Tjyzw  
 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)。 (vX<Bh  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 U djYRf
k  
 为优化计算加入一个旋转平面 kU=U u>  
IGT9}24  
q mv0LU  
h_+  
2. 参数：双凸球面透镜 nxx/26{  
E`V\/`5D  
%[s%H)e)  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 yN0`JI  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Ej 5_d  
 参数是对应波长532nm。 -{8K/!  
 透镜材料N-BK7。 
%+Y wzL{  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 l'aCpzf  
q<!-Anc  
tq3Rc}  
*8m['$oyV  
'P" i9j  
_MLf58  
3. 结果：双凸球面透镜 A_9J~3  
% @+j@i`&  
.-/IV^lGv  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 FKu8R%9xn%  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 N$IA~)  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 FKz5,PeL  
2 \}J*0  
Cl9nmyf   
]d@>vzCO  
gGUKB2)  
4. 参数：优化球面透镜 >5:O%zQ@  
$7c,<=  
1' v!~*af  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 z\A ),;  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 KX
K5\#+L  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 \`xlD&F@U  
 透镜材料同样为N-BK7。 b=_k)h+l  
F.5fasdX'  
DyiJ4m}kh  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^bfZd  
wW1\{<hgr  
xk% 62W  
)%MC*Z:^  
5. 结果：优化的球面透镜 Y$\|rD^f  
;l0dx$w  
0 }od Q#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ocJG4#  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 L/exR6M7  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \|HNFxT`  
Wu'qp
J  
j]<K%lwp  
PWiUW{7z  
6. 参数：非球面透镜 ,>S7c  
H(K PU1lDw  
4fC:8\A  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 nWY^?e'S  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 m 0vW<  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 /B~[,ES@1  
-[ gT}{k!  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )3:0TFS}}k  
Z%B6J>;uM  
3cL iZ%6^  
3U+FXK#6  
HdI)Z<Krp  
7. 结果：非球面透镜 9tPRQM7  
Q]/%Y[%|  
D\-\U E/  
 生成期望的高帽光束形状。 {DQ%fneN4  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。  k-=LD  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ~8u *sy  
z77>W}d  
]{\ttb%GX  
Gb\PubJ  
qz>R"pj0g  
8. 总结 .Lna\Bv  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /~{`!30  
+lqGf  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 m)Kg6/MV.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 qrlC U4  
]>VG}e~b  
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。 _<F)G,=  
znwKwc8,  
扩展阅读 % (y{S
ca  
A,cXN1V  
扩展阅读 V9BW@G@9  
 开始视频 5MAfuHq^  
-     光路图介绍 =oq8SL?bJ*  
 该应用示例相关文件： 2]]v|Z2M4  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;: 2U}p^-  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 P8,Ps+  
=,#--1R7g  
nJ2x;';lA  
QQ：2987619807 bTaKB-