[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) |*v w(  
应用示例简述 lOEB ,/P  
1. 系统细节 2}0S%R(  
 光源 Z# o;H$  
— 高斯激光束 fVo7wp  
 组件 ioJ|-@!#o  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 aW*8t'm;m'  
— 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 AR3v,eOs  
 探测器 Zonr/sA~  
— 视觉感知的仿真 nh*hw[Ord  
— 高帽，转换效率，信噪比 8>AS
T,  
 建模/设计 'dJ(x  
— 场追迹： 
'n/L1Fn  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 m5 l,Lxj  
.1YiNmW=  
2. 系统说明 %4^NX@1jV  
<`")Zxf+  
RfQ*`^D  
;!pSYcT,  
3. 建模&设计结果 S1U>Q~ZPA  
$SfYO!n7Q  
不同真实傅里叶透镜的结果： Dks"(0g  
}e]tn)  
t{Wu5<F:  

 |Sr  
4. 总结 :CGh$d] +  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pSdtAv  
Nq"J[l*+g  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 NudY9~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0JU+v:J[=  
N7UGgn=  
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。 o2R&s@%0@B  
PrvV]#O*  
应用示例详细内容 c

1ptN  
J936o3F_  
系统参数 SQ-CdpT<  
Dio)orc  
1. 该应用实例的内容 D9%t67s  
MeDlsO  
{]Ec:6  
[!Zyp`:  
#b>D^=NV>)  
2. 仿真任务 zbAyYMtEk  
W.nr&yiQ  
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。 V6kJoSyde  
UO4
z~  
3. 参数：准直输入光源 #k|f%!-Vo  
\pVNJy$`<  
5%]O'h  
En{< OMg  
4. 参数：SLM透射函数 KJi8LM  
.f9&.H#  
wxE'h~+  
5. 由理想系统到实际系统 @Px_\w  
_rz7)%Y'#$  
{sF;R.P&r  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 @dc4v_9  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 [z,6K=  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Q.g44>  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 GP0}I@>?  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 n
K6(0?/  
Sz-TarTF  
l*b0uF  
;N^4R$Q.  
-u~AY#*  
应用示例详细内容 BHpj_LB-P  
& Tkl-{I  
仿真&结果
."j=s#OC(  
;^ff35EE8  
1. VirtualLab中SLM的仿真 rO]2we/B,4  
qPn!.m$/  
 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)。 :czUOZ_  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Bpp(5  
 为优化计算加入一个旋转平面 og`g]Z<I  
"ZP)[ [Rd  
HXgf=R/$  
$|VD+[jSV  
2. 参数：双凸球面透镜 eA-$TSWh  
~ep^S^V+  
Q|7;Zsd:  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ;!B>b)%  
 由于对称形状，前后焦距一致。 <G#Q f|&  
 参数是对应波长532nm。 /
2Bf6  
 透镜材料N-BK7。 ]uXmug  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 qRCUkw} fs  
E&0]s  
vu3zZMl  
:.crES7<[X  
&:#"APX  
TRFza}4:i  
3. 结果：双凸球面透镜 pt%Y1<9Eh?  
wp<f{^ et  
USV;j%U4*  
 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。 t:%u4\nZ;  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 `gdk,L]  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3^]Kd  
}@vf=jm>  
/gP"X1.  
U/jCM?~  
u(~(+1W  
4. 参数：优化球面透镜 $u, ~183  
;eC8| Xz  
LT:8/&\  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9G)fJr  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 QLb!e"C  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 BP=<TRp.  
 透镜材料同样为N-BK7。 G!U `8R  
bf/z T0  
j9|1G-CM  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \xX'SB#.l  
+GT"n$)+  
vq1u!SY  
1WAps#b.  
5. 结果：优化的球面透镜 v\-7sgZR  
07>Iq8<mu  
nxs'qX(D  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 yK w.69.  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ye`-U?7.  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Z8o8>C\d9/  
B1o*phM g  
G],W{<Pe  
@|fT%Rwho<  
6. 参数：非球面透镜 4]no#lVRJ  
AizLzR$OG  
[N0"mE<  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。  dQI6.$?  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 zRgl`zREr  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 du&9mOrr  
3e1^r_YI  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 GE}>{x=^x  
gNSsT])  
QVe<Z A8N;  
\8]("l}ms8  
T<U_Iq  
7. 结果：非球面透镜 9%DLdc\z;  
b\C1qM4  
xvW# ~T]  
 生成期望的高帽光束形状。 $;j{?dvm.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }M &hcw<  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 RIq\IQ_|  
z*`nfTw l  
uk)D2.eS,  
A3Y}|7QA  
@Wd1+Yky  
8. 总结 kjj?X|Un  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {#&j
W  
,m;G:3}48  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Q`BB@E  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 F`5
7;)F  
:7pt
=IA  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 -{Fy@$!  
$#FA/+<&$  
扩展阅读 *zWf8X  
7QHrb'c  
扩展阅读 Y{2L[5_1  
 开始视频 :@J.!dokF  
-     光路图介绍 3.@ir"vy  
 该应用示例相关文件： )`}4rD^b  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 L%I8no-Q  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 'V}4_3#q  
1p(9hVA  
L!^^3vn  
QQ：2987619807
#A^(
1