[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) XOu+&wOu  
应用示例简述 W*YxBn4  
1. 系统细节 _^_5K(Uq  
 光源 *-?Wcz  
— 高斯激光束 y\^@p=e  
 组件 >F/XZ
C  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 L/Hv4={  
— 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 rpUy$qrRc  
 探测器 6D/uo$1Y  
— 视觉感知的仿真 WHp97S'd  
— 高帽，转换效率，信噪比 F(d:t!  
 建模/设计 Wu4ot0SZ  
— 场追迹： tS?a){^:c  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 qOW#Q:T  
"Owct(9  
2. 系统说明 RTK}mhnV  
Vd,' s  
0z<H(|  
}-d)ms!  
3. 建模&设计结果 9Hu d|n  
XAkK:}h  
不同真实傅里叶透镜的结果： z(+&w
a  
N5m'To]  
v9u<F6  
{1jpLdCbV^  
4. 总结 Y!Drb-U?;  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 QS^~77q  
Ski G2n]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 $K})Q3FNi  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C`)_i3 ^  
jk )Vb  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。
Nu@5 kwH  
}7.#Dj/r6  
应用示例详细内容 ;>DHD*3X  
cg,Ua!c  
系统参数 H#35@HF*o  
Kv}k*A% S  
1. 该应用实例的内容 fe|g3>/|  
@M=$qO_$9  

EJ`Q8uz  
w#&z]O9r  
#:#Dz.$L  
2. 仿真任务 '@bJlJB9>  
dByjcTPA  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 vs+QbI6>-  
.$Y? W<  
3. 参数：准直输入光源 ,
HZYG4,  
#F!Kxks  
+Qs!Nhsq  
+i.u< T  
4. 参数：SLM透射函数 b,Ke>.m  
xdZ<| vMR  
oSY7IIf%L  
5. 由理想系统到实际系统 Wwhgo.Wx  
o&z!6"S<  
C',6%6P  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 3rNc1\a;  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 -IU4#s  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |c0,  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 0/Z !5-.  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 oxfF`L"  
e[{mVhg4E  
&RW`W)
0;  
=We2^W-{
 
FaY_0G;y  
应用示例详细内容 +AoP{x$Ia  
=u=Kw R  
仿真&结果 uE`r/=4  
NEVp8)w  
1. VirtualLab中SLM的仿真 XQ?fJWLU  

)3%@9  
 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)。 qSTWb%  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Z5B/|{  
 为优化计算加入一个旋转平面 L^FcS\r;  
 $:EG%jl  
MQ`%``  
]-:6T0JuS  
2. 参数：双凸球面透镜 k!3 cq)  
VRbQdiZ{  
{x
{H$f  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &94W-zh  
 由于对称形状，前后焦距一致。 E^wyD-ii/  
 参数是对应波长532nm。 gn)R^  
 透镜材料N-BK7。 o=_c2m   
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ()\jCNLT  
.'T40=7  
',)7GY/n~  
(0L=AxH  
OJ1tV% E  
P!e=b-T  
3. 结果：双凸球面透镜 iZxt/}1X0  
8(lR!!=q  
Td hTQ  
 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。 IQnIaZ  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 bL1m'^r  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 BBnq_w"a  
PeTA$Yl  
Qxa{UQh}9  
UyiJU~r1  
-RMi
8{  
4. 参数：优化球面透镜 VkZ.6kV  
,_ .v_
  
vt1lR5  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 pe.QiMW{8  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 I=IjdwbH  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ;Vu5p#,O<M  
 透镜材料同样为N-BK7。 u0 y 1  
, ZFE(  
7L3ik;>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?*u*de[,  
rs-,0'z,7  
Eu,`7iQ?(  
l]6%lud8_  
5. 结果：优化的球面透镜 ?LP9iY${  
1m@^E:w  
+TJEG?o  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 :/N+;- 18  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 :iUF7P1I  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 X}A'Cg0y  
d~9!,6X
M  
0-d>I@j  
!{%&=tIZ  
6. 参数：非球面透镜 se9>.}zZN  
z#6?8y2-  
F0lOlS   
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9`B$V##-L  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 r 
?m6$  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 H/fUM  
(u1m]WYL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @)6jE!LC  
#& ?g %'  
e'9r"<>i  
h6D^G5i  
)>a B  
7. 结果：非球面透镜 nH-V{=
**  
kHK0(bYK  
quxdG>8  
 生成期望的高帽光束形状。 mY7>(M{
 
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 m#7*:i&@Y  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 PBjmGwg7  
v6=-g$FG  
SPkn3D6  
Dt|)=a  
60>.ul2  
8. 总结 }^kL|qmjR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "sUyHt-&  
T^.Cc--c  
 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&]M**X  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 wq!iV |  
#FxPj-3(ix  
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。 pv)`%
<  
~FU@wV^