[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) a,~D+s;^  
应用示例简述 lMwk.#  
1. 系统细节 hA*Z'.[  
 光源 qsihQd  
— 高斯激光束 ^+.t-3|U  
 组件 I{
42'9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 5'X74`  
— 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 ],\sRQbv&  
 探测器 lC=N:=Mu  
— 视觉感知的仿真 \ I^nx+l  
— 高帽，转换效率，信噪比 [O7w =  
 建模/设计 >X[|c"l.  
— 场追迹： NTm<6Is`  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 sK@Y!oF}\  
goDV2alC^  
2. 系统说明 .QXG"R  
/WgPXEB  
hIVI\U,  
7-".!M  
3. 建模&设计结果 LBmM{Gu  
;GE26Ymqly  
不同真实傅里叶透镜的结果： djsz!$  
D[89*@v  
O`i)?BC  
m7r j>X Y  
4. 总结 HKTeqH_:  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 'y4zBLY  
j-J(C[[9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @s%X  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %n05Jitl  
17>5#JLP  
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。 [)#u<lZ<~  
D:wnO|:  
应用示例详细内容 \G$QNUU  
FZe:co8Mu  
系统参数 vG]GQ#  
C-llq
`(d  
1. 该应用实例的内容 bz{^h'  
LH=d[3Y  
h6u2j p(+  
}#yU'#|d  
|',M_ e]  
2. 仿真任务 K;oV"KRK  
CO-Iar  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 w&p~0cA~  
?gLR<d_  
3. 参数：准直输入光源 i[$-_  
DH5bpg&T  
$hh+0hs  
<57g{e0I  
4. 参数：SLM透射函数 f:]u`ziM  
,-@xq.D  
>n]oB~P%  
5. 由理想系统到实际系统 Da-u-_~  
glv ;C/l  
9Ei5z6Vk/+  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 s(teQ\  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 l+%Fl=Q2em  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ^6Yd}  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 8tU>DJ}0  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 d]U`?A,  
]k[x9,IU\y  
Hi^35  
(Aorx #z  
6DB0ni  
应用示例详细内容 ~i%-WX  
8qn 9|  
仿真&结果 j(j#0dXLh  
C>^,*7dS  
1. VirtualLab中SLM的仿真 iHPUmTus--  
w&%9IJ  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 rn;<HT  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 yE#g5V&  
 为优化计算加入一个旋转平面 H nK!aa  
l
r,q{;  
ymYBm:"  
@Tm`d ?^  
2. 参数：双凸球面透镜 cS4DN  
jgG$'|s}  
GMl"{Oxo&  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 7'z(~3D  
 由于对称形状，前后焦距一致。 E, GN|l  
 参数是对应波长532nm。 !NTH.U:g  
 透镜材料N-BK7。 0LdJZP  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 OZf6/10O/  
3A_G=WaED  
YxXqI  
%)?`{O~ h  
Q^L) Vp"  
"tUwo(K[  
3. 结果：双凸球面透镜 |jsb@  
jXixVNw  
=_l)gx+Y+y  
 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。 lCR!:~  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 t8P PE  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 PQ$sOK|/  
?E6^!4=,  
cMaOM}mS  
2VA
!&`I  
R:M,tL-l  
4. 参数：优化球面透镜 U6<M/>RG$  
Xd3}Vn=  
49AW6H.JT  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 c+g@Z"es  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ##cnFQCB  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 (,B#t7ka  
 透镜材料同样为N-BK7。 !J3UqS  

L0L2Ns  
a7#?h%wf  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Xh F_]  
! \sMR  
u#@RM^738d  
5wv fF.v  
5. 结果：优化的球面透镜 H;Ku w  
0J9D"3T)  
~E)fpGJ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }gv8au<  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 #$E)b:xj  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2:SO_O4C  

PX2c[CDE^  
;SY\U7B\  
qtMD CXZ^n  
6. 参数：非球面透镜 [%pRfjM  
,6{iT,~@8  
UE.4qY_7  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 sILSey5`  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 __Nv0Ru  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 w!&~??&=}  
Z6Fp\aI8@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 j.%K_h?V5  
%%JMb=!%2  
xr%#dVk  
n}?wVfEy  
!5Sd2<N  
7. 结果：非球面透镜 b~w=v_[(I  
WQ6"0*er  
!h`kX[:  
 生成期望的高帽光束形状。 _zMgoc7  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 aG%,cQ1  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 -LW[7s$  
_S`o1^Ad  
mJ}opy!{;  
@t*t+Vqw  
,xfO;yd  
8. 总结 k{I01  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 eE@&ze>X  
X3%Ic`Lq#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~xLJe`"JUx  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~1L:_S
g*  
aZ|=(]  
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。 #oni:]E!m  
$?P22"/p