[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) WEWNFTI  
应用示例简述 ;pS Wu9  
1. 系统细节 bIwt#:v  
 光源 i!sKL%z}  
— 高斯激光束 :'a |cjq  
 组件 z l@ <X0q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 8 w^i  
— 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 ob-z-iDz  
 探测器 Tig`4d-%  
— 视觉感知的仿真 YzsHec  
— 高帽，转换效率，信噪比 ~#7=gI&p@  
 建模/设计 jSpmE  
— 场追迹： n
:Ka@  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 MhWmY[  
YG!~v~sV  
2. 系统说明 -=QA{n  
^Jsx^?  
)t&j0`Yq  
*)
H?d  
3. 建模&设计结果 6# ,2  
_}{C?611c  
不同真实傅里叶透镜的结果： b&s"x? 7  
:anUr<  
" :@5|4qK  
$5s?m\!jZz  
4. 总结 7S(5\9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0a ZplE,  
gW$X8ECX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 S:+S
Zq  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Y Dq5%N`  
&X }GJLC3  
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。 o{37}if  
U#G0  
应用示例详细内容 "+~La{POc  
*[9FPya  
系统参数 QcU&G*   
!Z3iu  
1. 该应用实例的内容 0P3^#j  
@6~r7/WD  
wi|'pKG  
-iLp3m<ai  
9nu!|reS  
2. 仿真任务 S|CN)8Jsi  
k2(B{x}L  
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。 BGh1hyJ8d  
g\[?U9qN  
3. 参数：准直输入光源 IlJ!jq  
r#M0X^4A  
0hVw=KDO9:  
Zi<Y?Vm/,O  
4. 参数：SLM透射函数 b1>zGC^|  
jNd."[IrO  
C@3a/<6m  
5. 由理想系统到实际系统 !VBl/ aU@  
ve|ig]$5g<  
#fk#RNt  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 !6{; z/Hy  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 <H03i"Z/S  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 us%dw&   
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 v50w}w'  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 u*u3<YQ  
m?G@#[ l  
_ `5?/\7  
g-)izPX  
j]Y`L?!Q  
应用示例详细内容 WD.td  
'b1k0 9'  
仿真&结果 >d2U=Yk!  
h]WPWa)M  
1. VirtualLab中SLM的仿真 T)4pLN E  
)zn`qaHK@e  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 O\0]o!  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 nbd-f6F6  
 为优化计算加入一个旋转平面 K X0{dizZ  
X^Dklqqy  
]c/k%]o~  
5jMI33D  
2. 参数：双凸球面透镜 +8p4\l$<`  
[9N
>*dKB  
!g|)?XWc  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 jgpSFb<9F  
 由于对称形状，前后焦距一致。 olLVT<  
 参数是对应波长532nm。 'tyblj C  
 透镜材料N-BK7。 K3g<NC  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 g_8A1lt  
qK=uSLo\+  
m+m2<|%x  
yzI`&? P2  
' v)@K0P  
WlJ=X$  
3. 结果：双凸球面透镜 n VNz5B  
|!Ryl}Oi  
A  [c1E[  
 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。 ~9ZW~z'  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 M_BG:P5  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 2wX4e0cOI4  
b aO^Z  
(i2R1HCa  
azBYh*s=5{  
lq'MLg  
4. 参数：优化球面透镜 IoAG!cS  
`xXpP"*o}  
! )x2   
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 y]U]b G{  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 gc6Zy|^V4`  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 o(L8 -F  
 透镜材料同样为N-BK7。 d}:eLC  
{3LAK[C  
>))f;$D=  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y3+iADo.p  
QKB*N)%6  
E:$EK_?:t  
-s6k't  
5. 结果：优化的球面透镜 Mil+> X0  
t@vVE{`  
I%<LLkQ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 iwVsq_[]L  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 MW|*Z{6*  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
ud grZ/w]  
\9!hg(-F  
$*')Sma  
b2r]>*Vc  
6. 参数：非球面透镜 )q|a
Sd  
4`[2Te>  
5._1G| 3  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Fm#`}K_  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 , G2(l  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 5Y4#aq   
2 r';)8:  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {A`J0ol<B9  
"$krK7Z  
,_M  
i9+qU  
P y!$r  
7. 结果：非球面透镜 evvv&$&  
[[7=rn}@<  
Ud& '*,  
 生成期望的高帽光束形状。 wx*03(|j;  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 -{z<+(K!$  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 n@$("p  
`lcQ Yd<,4  
tjg?zlj  
eh;L])~C  
f=hT o!i  
8. 总结 eq(1'?7]`G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F*-+5nJ&@  
S| |OSxZ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 j8)rz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 N c(f+8  
e<$s~ UXv  
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。 1t/mq?z:  
2jF}n*[OW