[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) ` >!n  
应用示例简述 - "*r  
1. 系统细节 wu<])&F  
 光源 K[\'"HyQ,X  
— 高斯激光束 :m=m}3/:  
 组件 _;A $C(  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 `pZs T ^G[  
— 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!iJ;1PeE  
 探测器 aFiCZHohw  
— 视觉感知的仿真 {MAQ/5  
— 高帽，转换效率，信噪比 Vpfp}pL  
 建模/设计 kU5.iK'  
— 场追迹： et,GrL)l  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 h<l1]h+x  
`+lHeLz':  
2. 系统说明 g3@Rl2yQJ  
a>4uiFiv  
9_ICNG%  
:R6
bq!  
3. 建模&设计结果 h.rD}N\L  
R`Aj|C z  
不同真实傅里叶透镜的结果： sGDV]~E  
C`rLj5E%  
@Fv=u  
YIt9M,5/Q  
4. 总结 WlB'YL-`g  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;cQW sTfT  
/z7VNkD  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~pk(L[G  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A\rt6/  
&Wp8u#4L  
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。 +^aFs S  
IJOvnZ("A  
应用示例详细内容 1:C:?ZC#c  
_s,ao'/  
系统参数 %sh>;^58P  
Z!d7&T}  
1. 该应用实例的内容 D8{D[fJ;  
U8#xgz@  
~Vh(6q.oT  
(9\;A*CZ  
>$677  
2. 仿真任务 S-+"@>{HJ  
-kz4
FS  
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。 148V2H)  
5F+APz7  
3. 参数：准直输入光源 pnyWcrBf  
dBsX*}C  
JG`Q;K  
lA!"z~03*  
4. 参数：SLM透射函数 RT/o$$  
f8 /'%$N  
 I7+9~5p  
5. 由理想系统到实际系统 3H\w2V  
aIy*pmpD=  
MfF~8  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 [$(%dV6O  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 .%BT,$1K  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 -Ue$T{;RoH  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Z0!5d<  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 wCs^J48=  
!2\ r LN  
z@|dzvjl Q  
SEwk
u}  
})xp%<`  
应用示例详细内容 hD,:w%M  
mpC`Yk  
仿真&结果 v dbO(  
M4LP$N  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ;rI@*An  
p?[Tm*r  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 k-V,~c  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 l5%G'1w#,j  
 为优化计算加入一个旋转平面 j| Wv7  
W/z7"#  
1sE?YJP-  
_8f
r6tO+  
2. 参数：双凸球面透镜 [%~ :@m  
{u{@jp  
%V&n*3  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 RpG+>"1]  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :a8 YV!X  
 参数是对应波长532nm。 w&$d* E  
 透镜材料N-BK7。 c$S{^IQ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 N- e$^pST  
rD?L  
682Z}"I0  
Wc3kO'J  
*D4hq=  
&wd;EGGT!q  
3. 结果：双凸球面透镜 j.~!dh$mg  
6K cD&S/  
AT2v!mNyCw  
 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。 2Y}?P+:%>  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ZN
"j%E{d  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 hc (e$##  
AIb2k  
dca;'$  
CO-_ea U(  
4p%A8%/q  
4. 参数：优化球面透镜 Gir#"5F  
7e7 M@8+4  
I`[i;U{CK  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 5tJ,7
Y'  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 hPq%Lc  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 @3fn)YQ'  
 透镜材料同样为N-BK7。 9[!,c`pw  
_AV1WS;^^8  
O/:UJ( e{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 tH=
P6vY  
^@P1 JNe  
=_j vk.  
VxP&j0M>  
5. 结果：优化的球面透镜 A5,t+8`aci  
U$oduY#  
%B.D^]S1:  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 t+oJV+@  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 =4GSg1Biy  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 k6`6Mjbc  
~['Kgh_;  
.4.b*5  
2Q;9G6p  
6. 参数：非球面透镜 J0zn-  
Zmbfq8K  
S"9zc ,]  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 k X {0y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 CJ}5T]WZ  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 =PGs{?+&O  
Em[DHfu1Q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P`r55@af4  
M
$f7sx  
c8Z wr]DF  
tabT0  
8Sz})UZ  
7. 结果：非球面透镜 54zlnM$  
!8`3GX:B_  
= k\J<  
 生成期望的高帽光束形状。 X.`
~>`8  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 UGK*Gy  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 {Ay"bjZh  
"RIZV  
Fl(T\-Eu  
E7-@&=]v  
+iOKbc'  
8. 总结 }i!J/tJ)b  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 dz Zb  
9m
Z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4Qn$9D+?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 j65<8svl  
36US5ef  
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。 \d::l{VB  
J90v!p-