[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) V}-o):dI|  
应用示例简述 Ghc0{M<  
1. 系统细节 T_T{c+,Zd$  
 光源 0g-ESf``{n  
— 高斯激光束 }wXD%X@)l  
 组件 UUqj?'Nv  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 koZp~W-  
— 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 ]E^f8s0#V  
 探测器 DA~ELje^j  
— 视觉感知的仿真 I_7EfAqg(  
— 高帽，转换效率，信噪比 RiG!TTa b  
 建模/设计 w-Fk&dC69  
— 场追迹： A!yLwkc:5  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 lJ#>Y5Qg  
8$Yf#;m[
 
2. 系统说明 ze N!*VG  
/|AuI qW  
>~~\==".  
F-0PmO~3+W  
3. 建模&设计结果 5V!XD9P'  
_xt(II   
不同真实傅里叶透镜的结果： x$DJ  
Uiw7Y\Im|  
*`T&Dlt'8  
!@k@7~i  
4. 总结 YU(*kC8   
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7:'>~>'  
1H7Q[ 2E  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 yG$@!*|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -74T C  
4'&BpFDUb  
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。 ZRGZ'+hw  
y/eX(l<{  
应用示例详细内容 kH-b!  
3HR]TQ%r  
系统参数 !Jl0Eu  
|LH*)GrD*t  
1. 该应用实例的内容 s;$TX304
 
>+8I =S  
IQ~7vk()  
l}c2l'  
a@ }r[0O  
2. 仿真任务 4[0?F!%  
'fFdqsXr  
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。 {][7Np!y  
$VIq)s2az|  
3. 参数：准直输入光源 #!# X3j  
|9Ks13?Ck  
j88sE MZ  
h xJgxM  
4. 参数：SLM透射函数 iDc|9"|Tf3  
6FMW g:{  
_O9H._E  
5. 由理想系统到实际系统 eH/\7
)z  
pY#EXZ#   
2_b'mepV  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 N==_'`O1Q0  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^QR'yt3e  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 )uuEOF"w  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 8;&S9'ci  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 G<6grd5PP  
pF+wHMhUe  
<dPxy`_  
)'`AX\  
C?|3\@7  
应用示例详细内容 Ltd?
#HP  
y@\Q@ 9  
仿真&结果 }_l -'t  
/Py>HzRE:  
1. VirtualLab中SLM的仿真 i/~QJ1C  
w?W e|x3  
 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)。 [Fj+p4*N  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 G2{M#H  
 为优化计算加入一个旋转平面 ai  _fN  
T&"dBoUq>G  
e -]c  
kDl4t]j  
2. 参数：双凸球面透镜 Mq lo:7 ^F  
5po'(r|U  
C;:L~
)C@t  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ,xD*^>!  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [*{\R`M  
 参数是对应波长532nm。 2*wO5v  
 透镜材料N-BK7。 pQ^,.[[  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 TKu68/\)  
bNpIC/#0K  
39aCwhh7v  
Q>a7Ps@~  
RzJ}CT  
zo7XmUI3P  
3. 结果：双凸球面透镜 Dq%r !)  
^lc}FN  
A~GtK\=;  
 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。 >{qK]xj  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $< K)fbG  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 _Z66[T+M  
Pn'(8bRm  
avt>saR  
&*]{"^  
_[vdY|_  
4. 参数：优化球面透镜 "i{_<;p O  
:&0yf;>v  
`KJYm|@i  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 -wRyMY_D  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 L+~YCat|$U  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 7?!Z+r  
 透镜材料同样为N-BK7。 keQXJ0  
]%<Q:+38  
1u"*09yZd  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P 5qa:<  
Ns!3- Y  
L740s[,`o#  
!` M;#  
5. 结果：优化的球面透镜 *)`kx  
2
^ ,H_PS  
Y( $Ji12  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 |j~EV~AJ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Y7kb1UG  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {NY~JF
M  
\n*7#aX/  
/y9J)lx  
oWx_O-_._  
6. 参数：非球面透镜 WE.$at{*h  
% L >#  
Od!F
: <  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9o`7Kc/g  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 s!hI:$J.  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ]/o12pI  
x!C8?K=|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2B9i R  
RrO0uadmn  
iF [?uF  
."IJmv  
s^g.42?u  
7. 结果：非球面透镜 z;y^t4 ^9  
Xb=2/\}|f  
f8LrDR  
 生成期望的高帽光束形状。 *,W!FxJ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 XVrm3aj(m  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 5@+4
 
:
WK"-v  
~[|V3h4v  
Np|'7D  
P.LuF(?$  
8. 总结 4fw1_pv_D  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 80?6I%UB<  
x)ddRq l  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 t;.^K\S4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %NT`C9][  
M&qh]v gC  
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。 yV:EK{E  
axK6sIxx