[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) iPrLwheb  
应用示例简述 D$JHs4  
1. 系统细节 \o';"Q1H  
 光源 qgDRu]ba  
— 高斯激光束 ?Mee 6  
 组件 vp.ZK[/`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 oP4GEr  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 %E_b'[8  
 探测器 gsn)Wv$h  
— 视觉感知的仿真 [{X^c.8G)  
— 高帽，转换效率，信噪比 ;.bm6(;  
 建模/设计 ^H6<Km l/V  
— 场追迹： 72,rFYvpK  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 RW P<B0)  
 kQ  
2. 系统说明 m
:hY`[ f6  
5xOvY  
xGI,
Lk+  
Y{*u&^0{  
3. 建模&设计结果 _wdG|{p
x  
l|hUw  
不同真实傅里叶透镜的结果： U!m@DJj  
|$7vI&m  
r4,VTy2Qe  
gI8Bx]  
4. 总结 z.rh]Zq  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 LF0sH)e]  
!|<=ZF2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Q%-di=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~g7l8H67  
%2V-~.Ro6  
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。  RDtU43  
=rR~`  
应用示例详细内容 8 B**8yg.  
,y%3mR_~  
系统参数 sFBneBub  
c=AOkX3UD  
1. 该应用实例的内容 [NFNzwUB  
t&9A ]<n%,  
U8(Nk\"X\  
6&bIXy  
[V 8{b{  
2. 仿真任务 jV8q)=}*)  
".dZn6"mI  
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。 N D<HXO  
1bw{q.cmD  
3. 参数：准直输入光源 P4Th_B7  
C.kxQ<  
A*|cdY]HP  
{hJXj,  
4. 参数：SLM透射函数 V_Wwrhua  
SwU\ q]^|Z  
,hVvve,j}  
5. 由理想系统到实际系统 .I@CS>j  
3~#h|?  
Z/ Tm)Xd
 
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 wKH ::!  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 2y%,p{="  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 l$hJE;n  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _GKB6e%  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 3/#:~a9Q  
,TRTRb;  
"@9?QI}  
xF8}:z0  
IG3,XW  
应用示例详细内容 ?EX"k+G  
X w.p  
仿真&结果 ?X&6M;Zi  
` gW<M  
1. VirtualLab中SLM的仿真 >{ me  
|7KeR-  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 +I>p !v  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 6{qIU}!  
 为优化计算加入一个旋转平面 ]m#5`zGK1|  
-TZ p FT"  
Ez{MU@Fk  
0R0{t=VJZ  
2. 参数：双凸球面透镜 K 0hu:1l)  
kcDyuM`  
Ys8SDlMo  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。  9dzdrT  
 由于对称形状，前后焦距一致。 7E!7"2e a  
 参数是对应波长532nm。 .q][? mW3  
 透镜材料N-BK7。 !K?qgM  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 al+ #y)+  
4Z*U}w)  
!Oi~:Pp  
M/z}p  
_7
3h<|0  
A?Wk wf  
3. 结果：双凸球面透镜 PIXL6  
gN {'UDg  
iRi
{$.pVJ  
 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。 1|8<H~&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 K)Zlc0e  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 
gw _$  
Z2"?&pKV  
gh6d&ucQ^  
&:=$wc  
@/UfDye  
4. 参数：优化球面透镜 iK{T^vvk  
ftBq^tC  
htP|3B  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 D5?phyC[Z  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 _GqS&JHSf  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 EC<b3  
 透镜材料同样为N-BK7。 O3V.^_k;  
2AVc? 9@  
^/Sh=4=G  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7-_vY[)/  
4e9q`~sO  
]IJv-(  
l2
hG$idC  
5. 结果：优化的球面透镜 ;7Oi!BC  
+\#Fd  
SK$Vk[c]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 2>em0{e  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 T}7uew\v0<  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 T@^]i&  
P%X-@0)  
p$;I'  
8Z85D  
6. 参数：非球面透镜 A\te*G0:S  
O7aLlZdg~  
6g>)6ux>aV  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 q;AT>" =)  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ^+?|Qfi  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 c#xP91.m  
;K:8#XuV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }gf}eH  
(foBp  
e,A)U5X  
2Ohp]G  
\)m"3yY  
7. 结果：非球面透镜 8(X0 :  
IPA*-I57  
!D.0 (J  
 生成期望的高帽光束形状。 iz}sM>^  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 nq`q[KV:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7y*ZXT]f  
[~Hg}-c  
"EftN5?/  
=;c_} VY  
>R,?hWT  
8. 总结 1
"K*._K  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 I^Qx/uTKw  
]"x\=A  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 =g@9>3~{!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 
{`.O|_b  

.?#uxd~>  
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。 )@:l^$x  
(N U0Tw