[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) ,%X"Caz  
应用示例简述 z55g'+Kab  
1. 系统细节 q*'-G]tH=  
 光源 F>lM[Lu#  
— 高斯激光束 6F8TiR&  
 组件 # H)\ts  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 a9N$I@bi]  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ~LF1$Cai  
 探测器 qvC2BQ  
— 视觉感知的仿真 ?[!_f$50]P  
— 高帽，转换效率，信噪比 %)#yMMhR  
 建模/设计 Bag_0.H&m  
— 场追迹： dIq*"Ry+~  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 K3.z>.F'h  
<Eu/f`8  
2. 系统说明
qp{3I("_  
ZuNUha&a  
*bl|[(pP  
]MmFtdvE  
3. 建模&设计结果 Hg04pZupN  
8JojKH  
不同真实傅里叶透镜的结果： 044Q>Qz,  
@*&`1  
#9rCF 3P  
b`fWT:?=  
4. 总结 $[U:Dk}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6ee1^>  
UXPF"}S2
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 t3<HE_B|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 j*_>/g
i  
,X)/ T!ff  
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。 d04fj/B  
WiqkC#N  
应用示例详细内容 X- P%^mK  
2v{42]XYf  
系统参数 ?6V U4nK/*  
,?c=v`e  
1. 该应用实例的内容 X3j|J/  
f3SAK!V+s  
FvyC$vip  
%*^s%NI  
4hWFgk  
2. 仿真任务 c?}{>ig/)  
ZK`x(h{p)  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 p?#xd!tc2N  
1[]V @P^  
3. 参数：准直输入光源 M
i<}q@]e  
S #C;"se  
')Qb,#/,%  
5|g#>sx>`q  
4. 参数：SLM透射函数 asJt6C  
(G 9Ku 8Y  
q9B5>Ye)  
5. 由理想系统到实际系统 |k<5yj4?  
ch)#NHZ9F  
b4CXif  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =/kT|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 NC%)
SG \  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 k8w:8*y'.  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 7 aN}lQM  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 bJB*
w  
:9W)CwZ)V  
lTJM}K  
D' `[y  
IRbZ ;*3dO  
应用示例详细内容 V&R_A~<T  
TL@{yJ;s  
仿真&结果 2l}3L  
Z`yW2ON$'  
1. VirtualLab中SLM的仿真 k-8$43  
| (: PX  
 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)。 [p96H)8YU  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =%0r_#F%=  
 为优化计算加入一个旋转平面 Ombvp;  
p2j=73$  
~c|{PZ9U  
D1~3 3;  
2. 参数：双凸球面透镜 KTjf2/  
L7B(abT9e  
PHqIfH[  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 JDm7iJxc_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 g({dD;  
 参数是对应波长532nm。 YCu9dBeVS  
 透镜材料N-BK7。 ZJ}|t  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 |^t8ct?x~  
-MItZ  
BZRC0^-C@  
 `AxhA.&V  
S@vLh=65  
6Ej@;]^^-  
3. 结果：双凸球面透镜 Y?V>%eBu  
av}pT)]\  
e]u3[ao  
 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。 -{a&Zkz>V  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 KHt.g`1:R  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 y%xn(Bn  
Uv(Uj3D  
Xw<Nnvz6  
Oz7
WtN  
l;'c6o0e  
4. 参数：优化球面透镜 5mF"nY&lI  
\&5t@sC  
Avi8&@ya  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 zIgD R  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Wo~#R   
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 L\y>WR%s  
 透镜材料同样为N-BK7。 t"]~e"  
9UeK}Rl^n  
mdPEF)-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mLL?n)   
]BBL=$*  
:
{KoZd  
5b-: e? |  
5. 结果：优化的球面透镜 tO]` I-  
4O** %!|  
BjIKs~CT  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Ae 3:"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 7!-y72qx  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 RNn5,W  
Ye) F{WqZ#  
-% Z?rn2  
'{xPdN  
6. 参数：非球面透镜 q(I`g;MF  
&
 !I$  
}0?\H)/edP  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 CN, oH4IU  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 )I`Ma6bX  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ',P E25Z  
{expx<+4F  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "iY=1F"\R  
p2:>m\  
JM-+p  
#0;ULZ99aH  
2RC|u?+@  
7. 结果：非球面透镜 _r&,n\ T  
N9A#@c0O  
wio}<Y6Xz  
 生成期望的高帽光束形状。 O#962\  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 k2cC:5Xf3  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 $D)Ajd;  
vMB`TpZ  
`gFE/i18  
EFNi# D8s  
V O= o)H\  
8. 总结 <|MF\D'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ij<6gv~ n"  
$'obj  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }hy, }2(8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fyE#8h_>4  
aX$Q}mgb  
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。 F+3}Gkn  
_`(WX;sK