[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) }@Xh xZu  
应用示例简述 VmN}FMGN  
1. 系统细节 Q_ctX
|.  
 光源 [6AHaOhR'  
— 高斯激光束 8r,9OM  
 组件 `-VG ?J  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 i<%m Iq1L  
— 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 0 _Q*E3  
 探测器 O!;H}{[dg  
— 视觉感知的仿真 `9/0J-7*  
— 高帽，转换效率，信噪比 d9O:,DKf  
 建模/设计 SOVjEo4'3  
— 场追迹： ~gP7s_qr{  
 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]Hz8 _X  
'X9AG6K1  
2. 系统说明 H#OYw#L"u  
J*5hf:?i  
H4t)+(:D'  
lbRzx4=\y  
3. 建模&设计结果 BU`ckK
\(  
p"2m9
0IO  
不同真实傅里叶透镜的结果： Ua %UbAt  
%NNj9Bl<VV  
jh[ #p?:  
-$.0Dc)3!  
4. 总结 TN5>"??"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Hb+
X}7c$  
u t$c)_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 e,(a6X  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ymYBm:"  
/0(%(2jIWl  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 _6ZzuVv3/  
jgG$'|s}  
应用示例详细内容 GMl"{Oxo&  
7'z(~3D  
系统参数 E, GN|l  
?ty>}.c t  
1. 该应用实例的内容 P$_&  
~(P&g7u  
5$kdgFq(  
YxXqI  
%)?`{O~ h  
2. 仿真任务 Q^L) Vp"  
1RLym9JN  
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。 V43TO  
{?Od{d9  
3. 参数：准直输入光源 =_l)gx+Y+y  
lCR!:~  
8] `Ru5nd  
1c$vLo832  
4. 参数：SLM透射函数 5MR,UgT  
M
%I@<~wl  
2VA
!&`I  
5. 由理想系统到实际系统 R:M,tL-l  
U6<M/>RG$  
J? .F\`N)  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 {L].T#  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?^}_j vT  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ?F_)-  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 lNz]HiD  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 FH8k'Hxg  
22&;jpL'?  
YHB9m
Zi  
1Ipfw  
<F(><Xw,-4  
应用示例详细内容 nn+_TMu  
I-kWS4  
仿真&结果 19W:-O
m  
 .t=  
1. VirtualLab中SLM的仿真 \F{:5,Du)  
^AL2H'  
 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)。 ]A^4}CK^<  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 F'FP0t!S
 
 为优化计算加入一个旋转平面 VL\t>n  
lyv4fP  
'#.#$8l  
UG](go't  
2. 参数：双凸球面透镜 5Sva}9H  
mV)+qXC  
UE.4qY_7  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 sILSey5`  
 由于对称形状，前后焦距一致。 __Nv0Ru  
 参数是对应波长532nm。 `XKVr  
 透镜材料N-BK7。 p*20-!{A  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 x`%JI=q  
bm#(?  
y(iY  
t~hTp K*  
\+ 0k+B4a  
+?dl
`!rE  
3. 结果：双凸球面透镜 {<=#*qx[Y!  
z~{&}Em ~  
U*)m',  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Bd~1P
/  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 =d)-Fd2li  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 C\*4q8(  
~}"]&%Q{J  
t0)<$At6J  
IzLQhDJ1  
U;q];e:,=}  
4. 参数：优化球面透镜 B9,^mE#  
T'H::^9:E  
&(N+.T5cp  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 sN6N >{  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ,|kDsR!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Zd:Taieh@  
 透镜材料同样为N-BK7。 >znRyQ~bM  
0#cy=*E  
N<(.%<!  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 alq%H}FF  
%9oYw9H!  
m3<+yz$!r  
OEx^3z^  
5. 结果：优化的球面透镜 JW.=T)  
pmWr]G3,*  
OTDg5:>  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ^Yj xeNY  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 s?R2B)a  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ^BQrbY  
26vp1  
@&|l^ 1  
:GpDg  
6. 参数：非球面透镜 T"7~AbgNU  
e]=lKxFh&l  
!V2/A1?  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 mtz#}qD66  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 YH&bD16c3  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Xce0~\_A  
qt%D'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 N- H^lqD  
29CINC

 
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fqe  
fjk\L\1  
?`zXLY9q7  
7. 结果：非球面透镜
Jc&y9]  
';Zi@f"  
w@JKl5  
 生成期望的高帽光束形状。 4lhw3,5  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 evkH05+;W  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 M])dJ9&e  
<Rh6r}f  
6`vC1PK^  
EI!6MC)  
]e.JNo  
8. 总结 iu&wO<)+?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 EF3Cdu{]P  
;4N;D  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;qH
OOT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 dT
,o=8fg  
)jrV#/m9  
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。 V,rq0xW  
U- )i+}Ng  
扩展阅读 0d8%T<=J  
<! )**  
扩展阅读 A\8}|r(>9E  
 开始视频 2^i(gaXUQ  
-     光路图介绍 orOt>5}b<  
 该应用示例相关文件： #9K-7je;j  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 yR(x+Gs{]  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ?QE,;QtpK  
6G=j6gK%P  
8Q_SRwN  
QQ：2987619807 E@7J:|.)R