[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) W
I4_4  
应用示例简述 adE0oXQH"  
1. 系统细节 Ek
AqFcKLq  
 光源 sF3 l##Wv  
— 高斯激光束 :3*oAh8|  
 组件 0|Ft0y`+  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 R]sjG
<  
— 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 6)
<oO(  
 探测器 dZYJ(7%  
— 视觉感知的仿真 VM|)\?Q  
— 高帽，转换效率，信噪比 qhf/B)  
 建模/设计 td$6:)  
— 场追迹： EGr5xR
-  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 %|* y/m  
XUNgt(OGR'  
2. 系统说明 *7V{yK$O|  
0H]9$D  
00wH#_fm  
E :gArQ  
3. 建模&设计结果 |wn LxI  
(y4Eq*n%!  
不同真实傅里叶透镜的结果： &'2l_b  
,ZW.P`  
^O:RS g9  
+W
s}a  
4. 总结 \`9|~!,Ix7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Jpnp'  
DYk->)   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 TEyPlSGG  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \/%Q PE8  
(8F?yBu  
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。 uHh2>Px  
(P]^5D  
应用示例详细内容 }slEkpk?]  
EHJc*WFPU-  
系统参数 #
!j&L6  
5d;K.O  
1. 该应用实例的内容 [beuDZA  
~;a* Oxt  
p)]^>-L  
k)_#u;qmG  
$k=rd#3  
2. 仿真任务 -
/*{^[  
<"9Z7" >  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 tXGcwoOB  
|EU08b]P29  
3. 参数：准直输入光源 fP*C*4#X  
O4URr  
N.J:Qn`(  
j}Mpc;XOc  
4. 参数：SLM透射函数 Qd=/e pkm  
:9>nY  
v3]M;Y\  
5. 由理想系统到实际系统 E_*T0&P.P  
1O{67Pf  
9$t@Gmn  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 }Q*ec/^{f  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 !2,.C+,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <m\TZQBD  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `Q[$R&\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 EH%j$=@X  

!"">'}E1  
R'_[RHFC  
J#^M  
BW1O1zIh\  
应用示例详细内容 #-8/|_*  
/;J;,G`?  
仿真&结果 ![Y$[l  
wjs7K|PK  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ~'Hwszpb  
cwM0Z6  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 4cL=f  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 34:=A0z  
 为优化计算加入一个旋转平面 Z!6G(zz:>  
NI
GFu{S  
l$NEx0Dffz  
ZH*?~ #  
2. 参数：双凸球面透镜 jk?(W2c#{  
n$K_KU v  
Ro69woU  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 PI?[  
 由于对称形状，前后焦距一致。 +z_0?x  
 参数是对应波长532nm。 5^i ^?  
 透镜材料N-BK7。 epePx0N%x$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 EJsb{$u  
p<NgT1"{  
W@LR!EW)  
(TsgVq]L  
#-
O4x`W>  
\(s";@  
3. 结果：双凸球面透镜 R8]bi|e)  
[&&4lKC}u  
6C=.8eP  
 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。 +-i@R%  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ewR0e.g  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 V"z0]DP5~  
yCVBG  
B:SRHd{*Wu  
#:X:~T  
N[%IrN3  
4. 参数：优化球面透镜 Spb'jAKj'  
x4(WvQ%O#  
B("kE`  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 %1<|.Dmd  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 hi%>&i*  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 O@VmV>m  
 透镜材料同样为N-BK7。 W&nVVV8s@  
%$U+?lk}  
w67Pw  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y[# U/2  
d
#su  
ofV{SeD67  
W0Vjs|/  
5. 结果：优化的球面透镜 U-d&q>_@A  
 }#1g;  
c|XnPqo;f  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 \_oHuw  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -ydT%x  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 V3S`8VI  
G!uxpZ   
lnhZ!_  
d*(1t\  
6. 参数：非球面透镜 B7 T+a  
E;SFf  
eL*Edl|#  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ;iWCV&>w  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 U3>G9g>^B  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 3i<*,@CY  
o_S8fHqjt  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (,
k=mF  
y}8j_r  
L))
(g][;  
S; >_9  
e |!i1e!  
7. 结果：非球面透镜 Yd9y8TqJ  
[>f
E{~Y  
oVs&r?\Z  
 生成期望的高帽光束形状。 |1EM )zh6  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 n#iL[ &/Aw  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 3j6$!89'  

)Fbkt(1  
|o`TRqs  
SI\zW[IL  
~*RNJ  
8. 总结 Ha<(~qf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #u>JCPz  
\;~>AL*  
 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  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Ma$b(4dB  
G
g/K  
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。 ~FJd{$2x`  
(RQ kwu/