基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究（上）

cherryjhy · 发表于 2023-3-28 17:51:52

空间光调制器(SLM.0003 v1.0)

应用示例简述
1. 系统细节
 光源
— 高斯激光束
 组件
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
— 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
 探测器
— 视觉感知的仿真
— 高帽，转换效率，信噪比
 建模/设计
— 场追迹：
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。

2. 系统说明

3. 建模&设计结果

不同真实傅里叶透镜的结果：

4. 总结
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。

 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。

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。

应用示例详细内容

系统参数

1. 该应用实例的内容

2. 仿真任务

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。

3. 参数：准直输入光源

4. 参数：SLM透射函数

5. 由理想系统到实际系统

 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。

应用示例详细内容

仿真&结果

1. VirtualLab中SLM的仿真

 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)。
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。
 为优化计算加入一个旋转平面

2. 参数：双凸球面透镜

 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
 由于对称形状，前后焦距一致。
 参数是对应波长532nm。
 透镜材料N-BK7。
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。

3. 结果：双凸球面透镜

 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。
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。

4. 参数：优化球面透镜

 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。
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。
 透镜材料同样为N-BK7。

关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003

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