[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) pYO =pL^Q  
应用示例简述
8*ZsR)!  
1. 系统细节 ]@q%d
sz  
 光源 QFh1sb)]d)  
— 高斯激光束
f60w%  
 组件 lQA5HzC\  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #6sz@XfV  
— 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 u\R?(G&  
 探测器 :t?B)  
— 视觉感知的仿真 %>_[
b,  
— 高帽，转换效率，信噪比 oy+|:[v:Fk  
 建模/设计 |d
RVSVN  
— 场追迹： {C1crp>q  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 JJ.8V72;!Z  
)7q$PcY  
2. 系统说明 7Z-j'pq  
7]{g^g.9-  
-@To<<`n  
qHtQ4_Zn;  
3. 建模&设计结果 J0G@]H  
z^Q'GBoBA  
不同真实傅里叶透镜的结果： lFBdiIw  
'r;mm^cS?  
 :Mx  

Q=~"xB8  
4. 总结 p6M9uu  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :uL<UD,vu3  
,GbmL8P7Y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 K`*GZ+b|`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "hkcN+=  
`
FHudSK  
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.YE@EL  
~o}:!y  
应用示例详细内容 )XI[hVUA  
<'y<8gpM  
系统参数 q?,PFvs"  
;\MWxh,K  
1. 该应用实例的内容 Pz4#>tP  
w,{h9f  
X+vKY  
^z,3#gK  
*_V+K  
2. 仿真任务 iOL$|Z(  
p_$^keOL  
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。 1\hLwG6Jj  
(m]l -Re  
3. 参数：准直输入光源 osV6=  
 A l[ZU  
4,RPidv%O  
#~0Nk6*u  
4. 参数：SLM透射函数 *Pm
Zqe  
wMa8HeBE\  
Q_mphW:[  
5. 由理想系统到实际系统 .Rr^AGA4  
TrI+F+;  
#UGSn:D<i  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 -L2.cN_  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 c3]t"TA,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 7FX4|]  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 r@G*Fx8Z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 &/@V$'G=  
E@VQxB7+  
3%vXB=>T!  
)~2\4t4|g  
S-t#d7'B  
应用示例详细内容 !'f7;%7s  
5F kdGF  
仿真&结果 `46~j  
BabaKSm}LP  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?v^NimcZ  
G e;67  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 m8n)sw,,  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~^wSwd[  
 为优化计算加入一个旋转平面 _^ hg7&dF  
2D 4,#X  
I}f`iBG  
:{u`qi  
2. 参数：双凸球面透镜 qS?o22  
:EX>Y<`]  
7_~ A*LM  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 reu[
rZ&  
 由于对称形状，前后焦距一致。 s'HsLe0|  
 参数是对应波长532nm。 Emlj,c<?j  
 透镜材料N-BK7。 GRZz@bAO?$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 b.*LmSX#  
v9(5HY  
jY6GWsh:9  
y2W+Y
V*  
t]K20(FSN  

TzL|{9  
3. 结果：双凸球面透镜 :7e*- '  
$;v! ,>  
gL<n?FG4b  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 (MGgr  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 <Gpji5f2  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ~J\qkQ  
? AfThJc  
RELNWr  
{Y~>&B5  
aoy Be|H~=  
4. 参数：优化球面透镜 FJ_JaIby  
St5;X&Q  
ERPg TZT  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 0zW*JJxV  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 5CK+\MK  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 BTAbDyH5  
 透镜材料同样为N-BK7。 ^4=#,K  
[O3:?BNY  
2u.0AG   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Sk{skvd;  
v3"6'.f;bY  
8063LWV  
IfmQPs+f  
5. 结果：优化的球面透镜 k^ <]:B  
4,y7a=qf3  
Pmv@  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 bM?gAY]mB8  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 U["0B8  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 uV:R3#^  
XG|N$~N+2  
p]L]=-(qI  
xPZ>vCg  
6. 参数：非球面透镜 YR'F]FI  
Kq[4I[+R  
#mV2VIX#Jv  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 W&5/1``u\  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 mZ71_4X#  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 @gN"Q\;F  
Vh~hfj"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >YI Vi4''  
!E$$FvL  
A}ZZQ  
^PEw#.WG  
z~Q=OPCnY  
7. 结果：非球面透镜 oU|G74e6  
W>#yXg9  
exq5Zc%  
 生成期望的高帽光束形状。 &tH?m;V  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 nI6gd%C  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 m-t:'B  
` <1Wf  
d+,!>.<3  
y#'hOSR2  
vAX(3  
8. 总结 f<8
Hvumw  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^/BGOBK  
9gg{i6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @1CXc"IgA  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 W6<oy  
zT>!xGTu7~  
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。 }JFTe g  
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