[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) 3_T'0x\FP  
应用示例简述 U.ZA%De  
1. 系统细节 #jO2Zu2`}  
 光源 S&;)F|-q  
— 高斯激光束 579t^"ja~  
 组件 Y^|15ek  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 m |.0$+=  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 [g{fz3 O6  
 探测器 % 3fpIzm  
— 视觉感知的仿真 [$fB]7A  
— 高帽，转换效率，信噪比 ^PMA"!n8  
 建模/设计 ;6?,Yhk$h  
— 场追迹： Zjs
,R{  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 oe
I[x  
Wul8ej:  
2. 系统说明 $jBi~QqOf  
|C,]-mJG  
%:dd#';g  
T>&dPVmG,  
3. 建模&设计结果 %f(4jQ0I  
dkg+_V!  
不同真实傅里叶透镜的结果： [~;wCW,1  
W!TTfj   
]eTp?q%0  
Cn.dv
-  
4. 总结 Ad-_=a%  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HD,6  
b0tbS[j  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Qb;]4[3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 jT;'T$  
2Ns<lh   
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。 ONc#d'-L  
`eGp.[ffT  
应用示例详细内容 ?pA_/wwp  
#X6=`Xe#  
系统参数 qc.9GC  
7'`nTF-@v  
1. 该应用实例的内容 [u-=<hnoa  
RaC6RH  
-'i[/{  
Gr3 q  
hG}/o&}U  
2. 仿真任务 GW9,%}l^;  
~\%H0.P6  
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。 dE(d'*+a  
kC'm |Y@T  
3. 参数：准直输入光源 "{jVsih0  
Af^9WJ  
D9n+eZ  
T8j
<\0WW  
4. 参数：SLM透射函数 +ERuZc$3,  
f1d<xGx  
QKoJxjR=^  
5. 由理想系统到实际系统 m^^#3*qa  
)P.,h&h/  
frWY8&W^H  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 %Wc$S]>i  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 >waA\C}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |J^I8gx+  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 &(20*Vn,O  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 BJsN~`=r  
r&XxF>  
**ls 4CE<  
\,`iu=YZv  

5%DHF-W)  
应用示例详细内容 W7IAW7w8U  
X)8Edw[?N3  
仿真&结果 >DW%i\k1V~  
t9_&n.z  
1. VirtualLab中SLM的仿真 tTJ$tx  
"2I{T  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 =1mIk0H`  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 };cH5bYF  
 为优化计算加入一个旋转平面 b+71`aD0  
JJP!9<  
NV
`7VYU  
u 0 K1n_  
2. 参数：双凸球面透镜 1mx;b)4t  
6V1 Z(K  
1_LGlu~&  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 G:MQ_tfr&  
 由于对称形状，前后焦距一致。 oMN Qv%U  
 参数是对应波长532nm。 ITjg]taD  
 透镜材料N-BK7。 m9
Dg%\B  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 <|:$
_&(  
1qwJPM  
mpl^LF[  
`h1>rP  
~@iYP/=/Q  
'W[Nr  
3. 结果：双凸球面透镜 ;S+"z;$m  
"6iq_!#L  
;7!u(XzN  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 U[!wu]HMF  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 PMiG:bM  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 v1E(K09h2  
IPnx5#eB  
"o<&3c4  
'ExQG$t  
R"QWap}  
4. 参数：优化球面透镜 1ka58_^  
]@sLX ek  
~G~:R  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。  ~&_BT`a  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 5%R$7>`Z  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 m pM,&7}  
 透镜材料同样为N-BK7。 4&E&{<;  
6;}FZ  
6x! q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Il<ez
D{  
H=_k|#/  
{s[,CUL
0  
/909ED+)>9  
5. 结果：优化的球面透镜 ;<|m0>X  
K_BF=C.k  
OlYCw.Zu  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ,wk %)^  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 h)yAge  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ldWr-  
c(!{_+q"  
B,ZLX/c9  
u_ym=N57`  
6. 参数：非球面透镜 `z`"0;,7S  
)Ft>X9$  
>J@hqW  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 VW\
~
OH  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 /;rk-I  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ZCCwx71
j  
?rv5Z^D'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &V7{J9  
_cXLQ)-  
#5W-*?H  
]_P!+5]<  
dK?vg@|'  
7. 结果：非球面透镜 q|wwfPez7  
G+f@m,  
qi-!iT(fe  
 生成期望的高帽光束形状。 swT/ tesj  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 9\W }p\c  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 l+i9)Fc<i  
{afR?3GK  
M\ {W&o1!  
L&SlUXyt.c  
X{bqG]j  
8. 总结 ?3:xR_VWZu  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 X'h J&-[P  
I^fKZ^]8P  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^ G(GjW8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 O&u[^s/^  
dD0:K3@  
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。 !<xeAo%8  
Td>Lp=0rU