[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) $5>x)jr:w+  
应用示例简述 HsK52<  
1. 系统细节 9x9E+DG#(  
 光源 =E8Kacu%  
— 高斯激光束 e}L(tXZ  
 组件 l02aXxT)]  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 I]ol[ X0S  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 xtp55"g  
 探测器 UX'tdB !A  
— 视觉感知的仿真 yXc@i)9w3  
— 高帽，转换效率，信噪比 m$q*  
 建模/设计 .MRLAG  
— 场追迹： .GPuKP|  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 j!`2Z@  
;nf}O87~  
2. 系统说明 sY'd
N_F  
cuQ=bRIb  
QOF'SEq"k  
m3_)UIJZ  
3. 建模&设计结果 8L(KdDY  
/s`xPxvt  
不同真实傅里叶透镜的结果： W{;LI WsZ  
5wMEp" YHE  
TC'^O0aZ_  
9M-/{D^+<  
4. 总结 s-
xby~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #.\X%!  
u+e.{Z!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 'MIM_m)H  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !^A t{[U  
*yA.D
?  
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。 `#N7ym;s@  
QgX[?2  
应用示例详细内容 y]f| U-f:~  
Ad`jV_z  
系统参数 3Kum  
^kp
u9H  
1. 该应用实例的内容 %AuS8'Uf  
w2`j&]D6  
=t-503e.J  
Tk4"qGC.  
zX/9^+p:  
2. 仿真任务 eM`"$xc Oe  
N DV_/BI  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 t\C[mw  
-n'%MT=Cd  
3. 参数：准直输入光源 9Uh nr]J.  
_qqJ>E<0  
l,3[hx  
uw@|Y{(K r  
4. 参数：SLM透射函数 \<A@Nf"  
m,]M_y\u  
ub] w"N  
5. 由理想系统到实际系统 I^6z
UVH  
Bhrp"l +|  
KcjP39@I  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 uJ$!lyJ6L  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 u5FlT3hY.  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 1%6}m`3  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 nEm+cHHo?  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 RA+k/2]y!  
|bz,cvlP W  
WChJ <[]W  
Wc$1Re{z  
hw&R.F  
应用示例详细内容 4m6E~_:F  
<tg>1,C  
仿真&结果 3J}bI{3  
L1k_AC1.M
 
1. VirtualLab中SLM的仿真 NUH#  
YX_p3  
 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)。 y(8AxsROp  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 fz8eL:i:  
 为优化计算加入一个旋转平面 r#pC0Yj!3  
5A6d]  
MLcc  
Ui7S8c#tH  
2. 参数：双凸球面透镜 Y75,{1\l0  
S0Y$$r  
]W%<<S  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 d1#;>MiU  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ~V"D|U;i +  
 参数是对应波长532nm。 ``}EbOMG  
 透镜材料N-BK7。 amIG9:-1'  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 GRb"jF>ut  
(;'?56  
&la;Vu"dp  
NQ!jkojD  
><[($Gq`g  
Uok?FEN  
3. 结果：双凸球面透镜 Jx@3zl  
iFW)}_.  
M:qeqn+  
 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。 =x~HcsJ8!R  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 (&FSoe/!['  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 y!Q&;xO+!  
,\f!e#d  
n8[ sl]L  
#|34(ML  
~fE@]~f>  
4. 参数：优化球面透镜 <ok/2v
 
/4]M*ls  
: \w\K:
 
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 w Maib3Q  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ]w(i,iJ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 
2hl'mRW  
 透镜材料同样为N-BK7。 Uax- z  
41WnKz9c  
-1~bWRYq  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 XFPWW,  
4QZ -
7_  
l-"$
a8jn2  
pUWj,&t  
5. 结果：优化的球面透镜 e/EfWwqt  
VAF+\Cea=  
#m6 eG&a  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 u~6`9'Ms  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ]C-hl}iq  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
"8aw=3A  
$
cFanra  
2;NIUMAMM  
=usx' #rb  
6. 参数：非球面透镜 6';'pHqe  
qIa|sV\w0  
wGE:U`
 
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 b/
h,qv  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ft>Abj,6  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 NWSBqL5v   
;$=`BI)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 EUU9JnQhBJ  
7E4=\vM  
`(<XdlOj  
J.mEOo!>  
Iw8;",e2  
7. 结果：非球面透镜 b;O]@kBB
 
qCn(~:  
Zg%U4m:  
 生成期望的高帽光束形状。 ~oh=QakW  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Slcf=  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 iTi<X
|X  
]L%qfy4  
0Np}O=>  
gd-4hR  
a1B_w#?8  
8. 总结 B5aFt ;Vj  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^wCjMi(sj  
wX" 6 S:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9 W><m[O  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 r}MXXn,f  
?h"+q8&  
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。 g= k}6"F~  
dX: (%_Mn