[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) ~\iuV  
应用示例简述 E}a3.6)p  
1. 系统细节 6^ KDc  
 光源 <v{jJ7w  
— 高斯激光束 eyo)Su  
 组件 r Ssv^W+  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~I'Z=Wo  
— 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>ugI_;*  
 探测器 VK|!aqA{b  
— 视觉感知的仿真 (/hF~A  
— 高帽，转换效率，信噪比 B:^U~sR  
 建模/设计 |\}f)Xp-  
— 场追迹： `Cb$
8;)z  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 $~`(!pa:  
7l:H~"9r  
2. 系统说明 "= %-  
ZW\h,8%  
-R\}Q"  
rre;HJGEL  
3. 建模&设计结果 Q!|71{5U  
V];RQWs  
不同真实傅里叶透镜的结果： T]i~GkD\  
U'#{v7u  
&V2G<gm0  
6zNN 8  
4. 总结 tdt6*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 kW(8i}bg  
.t}nznh  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (8>k_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 c76^x   
Nd6N:1-  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 E3KPjK  
/_56H?w\  
应用示例详细内容 y\%4Dir  
}k,Si9O  
系统参数 .}0Cg2W  
f.8L<<5 c  
1. 该应用实例的内容 oF3#]6`;/  
p
FG~XW  
\K)q$E<!  
QR,i b  
f< '~K  
2. 仿真任务 Cf10 ud  
8p!PR^OM@  
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。 GEvif4  
M$?~C~b!*  
3. 参数：准直输入光源 U 26Iz  
*F9uv)[kz  
u4Xrvfb,  
CE+\|5u W  
4. 参数：SLM透射函数 Uh7kB`2  
ME7JU|@
Z  
bZKK'd$I  
5. 由理想系统到实际系统 5^5h%~)}  
[NuayO
3  
au#IA  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 XBDlQe|>  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 gfp#G,/B  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Sx pl%  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 rA_e3L@v#[  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 *W0`+#Dcv  
`zTVup&  
/FQumqbnt  
Nc]]e+N#V  
7o;}"Y1  
应用示例详细内容 .lj\H  
pfZxG.l  
仿真&结果 -\r*D#aHBN  
]xFd_OHdb  
1. VirtualLab中SLM的仿真 F+}MW/ra@  
5Rc 5/m  
 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)。 7Xw#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 whD%Oz*f  
 为优化计算加入一个旋转平面 i8EMjLBUR  
!d^5mati)T  
]"F0"UH,  
I=.98v%  
2. 参数：双凸球面透镜 tEZ@v(D  

^e)KEkh  
|wWBV{^  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 }oloMtp$  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ~%>ke   
 参数是对应波长532nm。 )ASI41  
 透镜材料N-BK7。 `WX @1]m  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 jsH7EhF{'  
F"~uu9u  
..;}EFw5  
v2/@Pu!kg  
\za 0?b  
t4~
Bn<=  
3. 结果：双凸球面透镜 W(Xb]t=19  
w%KU@$  
|*K AqTO0  
 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。 _e7Y R+  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Fzt{^%\`  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 #px74EeI\  
'QeCJ5p]  
ko2
?q  
..)O/g.  
:G!i]1x<  
4. 参数：优化球面透镜 4l_!OUvt  
=c8xg/  
I($0&Y\De  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 vz[oy|{F  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Utd`T+AF*  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 1wAD_PI|BH  
 透镜材料同样为N-BK7。 <$metN~9j  
}Vjg>"  
(#KSwWo{ed  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @ LPs.e  
VC~1QPC9  
(qo ?e2K  
%wil'  
5. 结果：优化的球面透镜 nM#/uuRl|  
:O)\+s-  
{+Zj}3o  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Y2$wL9">  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 KJ (|skO  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 AdU0 sZ+&c  
%/;*Ewwb  
OKi}aQ2R*  
8SGqDaRt  
6. 参数：非球面透镜 d%,@,>>)  
pf% yEz  
?*AhGza/  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 nQ+$  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 WQiIS0BJ *  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \JLea$TM:  
kY?w] lS)t  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0?,<7}"<X  
-y|*x-iZ  
do[w&`jw8  
R :*1Y\o(  
8hV>Q  
7. 结果：非球面透镜 #
J'V,_wH  
kxCN0e#_  
y$8S+N?>  
 生成期望的高帽光束形状。 )vD:  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ,K15KN.'  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 6o.Dgt/f  
~KYA{^`*  
RF}R~m9]  
oD3]2o/  
MX"M2>"pT  
8. 总结 8b"vXNB.f  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 e}NB ,o  
LEg ?/!LIT  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 U!jRF  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P>EG;u@.  
$}EI3a  
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。 $\#wsI(  
bE!z[j]