[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) <N(oDaU  
应用示例简述 E"|4Y(G  
1. 系统细节 u0RS)&   
 光源 |3{&@7  
— 高斯激光束 @-)tM.8~  
 组件 /:\3 \{?0m  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 M|[ZpM+  
— 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 F=)&98^v$_  
 探测器 f7hXQ
|$  
— 视觉感知的仿真 u=&Bmn_  
— 高帽，转换效率，信噪比 O%f8I'u$
 
 建模/设计 s-W[.r|  
— 场追迹： D\~e&0*  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 _Hd{sd#xX1  
[Qdq}FYr  
2. 系统说明 Zw] ?.  
%vO<9fE|1  
FZH\Q~IUV  
.5Q:Xp  
3. 建模&设计结果 `*\{.;,]#  
6e25V4e?I  
不同真实傅里叶透镜的结果： %gcc y|  
(X6sSO  
2uk x (Z  
zQH]s?v  
4. 总结 Sg] J7;]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 gcJF`H/iNK  
DP7C?}(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 fA! 6sB  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~~8rI[/  
np WEop>  
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。 o0pT6N)  
AaN"7.Z/  
应用示例详细内容 S^cH}-+  
-qebQv  
系统参数 fj4^VXD  
{BO
|u{C  
1. 该应用实例的内容 *C,N'M<u  
K`nJVc  
>!9h6BoGV  
YCw('i(|  
]=D5p_A(  
2. 仿真任务 )9P&=  
,fnsE^}.U  
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。 LQ-6vrbs  
nDlO5 pe"d  
3. 参数：准直输入光源 b0a}ME&1  
?z"KnR+?Q  
}r2[!gGd%|  
S;A)C`X&  
4. 参数：SLM透射函数 GJ}.\EaAJ  
bj"z8kP  
2[dIOb4b  
5. 由理想系统到实际系统 [BBpQN.^q6  
$Kq<W{H3ut  
yty`2$O  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 agaq`^[(P  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Qa
$NBNxKl  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 MB*u-N0v  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 HR3_@^<7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 n=`w9qajd  
jNy?[ )  
lug} Uj  
Yjup  
h39e)%x1  
应用示例详细内容 \8"QvC]  
p(7QAd4  
仿真&结果 DuF7HTN[K  
H4skvIl  
1. VirtualLab中SLM的仿真 k!doIM
j  
id?_>9@P  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 pN$;!  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 m4gU*?  
 为优化计算加入一个旋转平面 EDN(eh(_  
e d;"bb  
M7VID6J.  
~|R[O^9B  
2. 参数：双凸球面透镜 p^8JLC  
wZv-b*4  
a9[<^  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >Me]m<$E;  
 由于对称形状，前后焦距一致。 \/,g VT  
 参数是对应波长532nm。 uMDtdC8  
 透镜材料N-BK7。 ~Oh=   
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Ofm5[q=  
wsfysat$  
XOxB (0@  
Ea4 * o  
%FlA":W  
QV/";A3k  
3. 结果：双凸球面透镜 u&SZlkf6%  
cqk]NL`'  
bpMl =_  
 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*Jn#Mx<M  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 DVzssPg  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 m %
Y(O  
lzoeST  
V5Xi '=  
b8cVnP  
)]A9~H  
4. 参数：优化球面透镜 N<"`ShCNM  
C.HYS S  
6oA~J]<  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 \kk!Dz*H  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 *]'qLL7d  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 `A"Q3sf%  
 透镜材料同样为N-BK7。 `x4E
;Wjv  
g9|qbKQ:[  
-? Tz.y&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 C1D ! V:  
Oh-Fp-v87  
`#=fA  
CfY7<o1>  
5. 结果：优化的球面透镜 @9<S*  
7g-$oO  
.}~$1QKS  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 dQ`:8SK  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 55,=[  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 `11#J;[@G  
} m6\C5  
+h|K[=l\  
& L3UlL  
6. 参数：非球面透镜 ]xI?,('_m  
bk
0Y  
fZ{&dslg  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ^ePsIl1E  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 bz$Qk;m=H  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 h*G#<M  
h
Mz&JJ&B  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 s{cKBau  
 rWqkdi1  
K
c-Y  
^~, ndH{  
bSY;[{Kl  
7. 结果：非球面透镜 ?LR"hZ>  
@Mzz2&(dU  
jjX'_E  
 生成期望的高帽光束形状。 90?,-6  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 rQn{L{  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 .B6`OX&k  
(lieiye^  
6EZ1YG}  
;FcExg|k  
 YN4"O>  
8. 总结 @uoT{E[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 >H)^6sJ;%b  
ot]>}[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !8we8)7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8g.AT@ ,Q  
ZU)BJ!L,s  
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。 #>@<n3rq  
9jqO/_7R+