[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) 9bB~r[k  
应用示例简述 Gu-Sv!4p  
1. 系统细节 q)/4i9  
 光源 S/4kfsN  
— 高斯激光束 5BZ5Gl3
 
 组件 qr*/}F6  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Wd7*sa3T  
— 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 Z-:`{dns/  
 探测器 ?s//a_nL*  
— 视觉感知的仿真 "](~VF[J8  
— 高帽，转换效率，信噪比 AQ&;y&+QR  
 建模/设计 @RC_Ie=#)  
— 场追迹： ;O CYx[|  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。  :2?du  
PrCq JY  
2. 系统说明 c09uCito  
o]vdxkU]  
b% F|VG  
TM+7>a$  
3. 建模&设计结果 *(rq AB0~  
#pZ3xa3R  
不同真实傅里叶透镜的结果： gP}M\3-O  
'&`Zy pq  
QAR<.zXvP  
[W2k#-%G  
4. 总结 \Tc$P#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *+ 7#z;
  
N;htKcZ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 t((0]j^
 
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 _jtBU  
/+rHy7(\  
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。 js{ RaR=  
uB%`Bx'OW  
应用示例详细内容 Y!5-WXH  
DV.m({?  
系统参数 X0m\   
3V-pLs|  
1. 该应用实例的内容 yJ^
}uw  
D~-
Ri`k.  
5n_<)Ycj  
Agl[Z>Q  
4u<oe_n
 
2. 仿真任务 >Zr`9$i  
C&Rv)
j  
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。 !nTq"d%(W  
+;vfn>^!b  
3. 参数：准直输入光源 o/Z?/alt4  
smSUo/  
,ujoGSx}  
4YKb~1qkk  
4. 参数：SLM透射函数 /@0wbA  
3o z]  
_Ab|<!a/R  
5. 由理想系统到实际系统 5Rq
kAC  
LNe-]3wB  
K(hqDif*6  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 |S/nq_g]  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 "BK&C6]  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 =>4,/g3  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 KX{S8_  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 <CeDIX t  
ZMbv1*Vt  
(}'0K?  
pZXva9bE  
cd\0  
应用示例详细内容 m,'u_yK  
sq*sbdE  
仿真&结果 lE /"  
SFTThM]8M1  
1. VirtualLab中SLM的仿真 pVLfZ?78  
z1s9[5  
 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)。 [}.OlR3)  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 7,Nd[ oL*7  
 为优化计算加入一个旋转平面 41$7P[M;  
68d(6?OgW  
!YCYmxw#  
i,,UD  
2. 参数：双凸球面透镜 \ 3ha  
7u0!Q\  
._#|h5  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 7R ;!  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Drc\$<9c@  
 参数是对应波长532nm。 ?NJ\l5'  
 透镜材料N-BK7。 5ZUqCl(PX)  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )0YMi!&j`  
AS~O*(po  
%*zgN[/w  
*SLv$A  
I@e{>}  
Vc}m_T]O  
3. 结果：双凸球面透镜 d-lC|5U%  
Jva&"}Cb  
[ q22?kT  
 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。 0OP6VZ\
 
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 MYDAS-  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 MX]<tR`  
58{6kJ@  
XzkC ]e'  
zN0^FXGD  
P'
R!" #  
4. 参数：优化球面透镜 >}Za)  
Jr|"`f%V  
["kk.*&  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 xbSix:R=Z  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 X*/jna"*  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 FlttqQQdf  
 透镜材料同样为N-BK7。 Y 8EL  
+<(N]w
*  
<%Bsb}h,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 twq!@C  
]`b/_LJN$F  

9m/v^  
+'
QX`  
5. 结果：优化的球面透镜 `,3;#.[D  
$<OX\f%  
$_onSYWr  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 fq48>"g*  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 !"Jne'f  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 P{h;2b{  
hQv~C4Wfrf  
KY~p>Jmh  
gG!L#J?  
6. 参数：非球面透镜 :?S1#d_  
~xerZQgc  
5hF iK K7  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 4"nb>tA  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 %wzDBsX  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 <%Zg;]2H`  
J^m#984  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 wM9HZraB<  
wuRQ H]N  
0Ihp`QGU:  
;'~U5Po8  
G:7HL5u  
7. 结果：非球面透镜 q$L=G  
roSdcQTeT  
DO` K_B  
 生成期望的高帽光束形状。 ">_<L.,I  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 4jbqV  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 hLK5s1#K  
ux`)jOQ`Y]  
ce7$r*@!  
3
M\~#>  
Aru=f~!  
8. 总结 C,r[H5G#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7)SG#|v[$  
(&t741DN|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -5B>2K F  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }-4@EC>  
Xo[j*<=0  
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。 8S/SXyS  
#[ZToE4