[技术]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) #I[tsly}  
应用示例简述 7M#2Tze}  
1. 系统细节 _U)BOE0o  
 光源 |,CWk|G  
— 高斯激光束 RE/'E?G  
 组件 j48cI3C  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 b,kXV<KtU  
— 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 vtw{ A}  
 探测器 <;\T e4g[  
— 视觉感知的仿真 ?_36uJo}  
— 高帽，转换效率，信噪比 'J~{8w,.  
 建模/设计 \y?Vou/  
— 场追迹： 5|YpkY  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Dg~r%F
 
J$6tCFD  
2. 系统说明 *qKPZb~  
tcOgF:  
vgRjd1k.\y  
MB|+F  
3. 建模&设计结果 2ILMf?}  
Q#NXJvI  
不同真实傅里叶透镜的结果： t4)~A5s  
HRO:U%  
5Z{i't0CQ  

~PYMtg=i  
4. 总结 @8X)hpHf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]S+NH[g+  
D?~`L[}I!}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 tqyR~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 s.z(1MB]  
<a%9d<@m  
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。 Dp|y&x!  
9:zW$Gt
&  
应用示例详细内容 eqD|3Y
X  
bL\ab  
系统参数 :f (UZmV$  
-'btKz*9  
1. 该应用实例的内容 8Wx>,$k  
wi/Fx=w  
Pe[~kog,TP  
c!l=09a~a+  
JK:i-  
2. 仿真任务 y]$%>N0vLX  
gj{2"tE  
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。 Xy[O  
EJ7}h?a]U_  
3. 参数：准直输入光源 t-_~jZ<  
{xb8H  
[5>f{L!<T<  
@{16j#'R  
4. 参数：SLM透射函数 =Tv;?U C  
%9ef[,WT  
kj_o I5<'  
5. 由理想系统到实际系统 _E0XUT!rA  
?HT+| !4p  
5etbJk  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Wt=QCutt  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 2LS
03 27  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ]hY'A>4Uq  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 4D(5WJ&  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 G3O`r8oZcJ  
1FC'DH!  
Ce 3{KGBw  
feg  
,z A9*  
应用示例详细内容
._2#89V  
v eP)ElX  
仿真&结果 UYJMW S=  
.f)&;Af^  
1. VirtualLab中SLM的仿真 t"[xx_i  
LLE\;,bv  
 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)。  l* C>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0X6|pC~  
 为优化计算加入一个旋转平面 D; xRgHn  
WE;QEA/
 
=[]V$<G'w{  
G Y??q8  
2. 参数：双凸球面透镜 UQZ<sp4v;  
M\4pTcz{  
AAbI+L0m{  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 MR$R#  
 由于对称形状，前后焦距一致。 OU2.d7  
 参数是对应波长532nm。 @ol}~&"  
 透镜材料N-BK7。 ?#N: a  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 qfJi[8".  
1%Yd] 1c(  
b,vSE,&xP  
3$<u3Zi6  
l|WdJn o  
|qUi9#NUo  
3. 结果：双凸球面透镜 u@ MUcW  
T!![7Rs  
!e>+O^  
 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。 M8_f{|!&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Uk@du7P1k  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 4oxAC; L  
Kkfza  
(<bYoWrK#  
?w^MnK0U)  
5"~F#vt  
4. 参数：优化球面透镜 B{}<DP.  
H?]%b!gQG  
hA'i|;|ZYc  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 r{+P2MPW  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ]iI2  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 m5c=h  
 透镜材料同样为N-BK7。 R1sWhB99  
V47z;oMXct  
,\fp.K<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G5M
oIC  
xh6Yv%\@  
asEk3  
#)3luf3G  
5. 结果：优化的球面透镜 K_SURTys  
(5rfeSA^  
+aY]?]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 .ei5+?V<i  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 u; ]4ydp  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ` x|=vu-  
Am'%tw ~  
4D'AAr57  
QsemN7B"<  
6. 参数：非球面透镜 -- >q=hlA  
*JD-|mK  

NIo!WOi  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 5&C:&=Y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _O,k0O   
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 n0a|GZyO]  
4*U5o!w1{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Xp67l!{v  
IGnP#@`5]  
#ETy#jKL  
=&K8~  
urbSprdF  
7. 结果：非球面透镜 @
S<6#zR  
7Gwo:s L  
ln1!%B;  
 生成期望的高帽光束形状。 Ndz'^c  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。  =w5]o@  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 -F$v`|(O+  
f1$'av
 
Ee3-oHa  
^TZ`1:oL#  
g\2/Ia+/@  
8. 总结 Ur9L8EdC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 X,A]<$ACu%  
71+ bn  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -UoTBvObAm  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %dwI;%0  
s-801JpiJ  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 L$z(&%Nx  
/(u# D[