[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) 9ziFjP+1  
应用示例简述 *}d N.IL,  
1. 系统细节 E)gD"^rex  
 光源 !}#> ky!t  
— 高斯激光束 =abcLrf2G  
 组件 ?<TJ}("/  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 d*0RBgn  
— 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 )ffaOS!\  
 探测器 _9 ]:0bDUo  
— 视觉感知的仿真 1x:W 3.  
— 高帽，转换效率，信噪比 jTvcKm|q  
 建模/设计 >8>!wi9U  
— 场追迹： SG&,o=I$  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ApXf<MAy  
v$|~ g'6  
2. 系统说明 yu6{6[  
<46&R[17M  
K)7T]z`  
vSH,fS-n  
3. 建模&设计结果 ,,gMUpL7_8  
X8$Mzeq  
不同真实傅里叶透镜的结果： t]$n~!  
Mw/9DrE7/  
oAQQ OtpZN  
c\{N:S>  
4. 总结 c$Kc,`2m
7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4]h/t&ppq  
,Vhve'=*2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 $3^M-w  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  AG@gOm  
x#D%3v"l_*  
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。 /Sw~<B!8N  
k&ci5MpN  
应用示例详细内容 SIJ7Y{\
.  
]#)(D-i  
系统参数 $r/$aq=K  
u2 s  
1. 该应用实例的内容 Zv;nY7B  
'[ t.  
.Vbd-jr'M  
{dpC;jsW1  
k83K2>]  
2. 仿真任务 mWT+15\5r(  
`Nx@MPo  
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。 Vp/XVyL}R  
d4S4 e  
3. 参数：准直输入光源 u
}@N Qeg  
z1J)./BO  
wk|+[Rl;L  
J:@gmo`M;V  
4. 参数：SLM透射函数 ^wIB;!W  
<=M5)#  
4z0gyCAC A  
5. 由理想系统到实际系统 "cKD#  
\f9WpAY  
FS1\`#Bm)  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 r%U6,7d=)  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 7;EDU  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Nk7y2[  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 }dkXRce*  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ~ WWhCRq  
u cpU$+  
YEu+kBlcQ  
e )0 ]WJ  
\l GD8@,x  
应用示例详细内容 Msqqjhoy  
>+M[!;m}  
仿真&结果 MB)<@.A0  
yB UQ!4e  
1. VirtualLab中SLM的仿真 L7rgkxI7k*  
[c,V=:Cq  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 gi!_Nz  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 \zBi-GI7  
 为优化计算加入一个旋转平面 `K{}  
dn 6]qW5  
EF)BezG5y  
xX<f4H\'  
2. 参数：双凸球面透镜 z!g$#hmL>  
W.j^L;  
h4`8C]  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 50_[hC&C)  
 由于对称形状，前后焦距一致。 HMd?`  
 参数是对应波长532nm。 )\1>)BJq  
 透镜材料N-BK7。 2I
B{FO/  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ,Cr%2Wg-  
;J W]b]  
]o] VS  
/8l-@P.o  
JvAXLT  
'[$KG  
3. 结果：双凸球面透镜 Lf9hOMHx  
rI$NNk'A  
y0xBNhev  
 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。 #}^waYAk)  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 wkp2A18n  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 U"G
xXrl  
h@ lz  
"@G[:(BoB<  
H:DR?'yW  
x#0?$}f<  
4. 参数：优化球面透镜 ^%f8JoB  
EE"8s7ZF  
mF 1f(  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Ze0qRLuH!  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 m,HE4`g  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 -Lq+FTezE  
 透镜材料同样为N-BK7。 H'WYnhU&  
(.#nl}fA  
~R|9|k  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 beOMln+R  
KdoI  
chICc</l&  
/h53;$zK  
5. 结果：优化的球面透镜 x;?8Zr  
FJ0I&FyWs  
Q/|.=:~FO  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 (2b${Q@V  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -E}X`?WhD  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 B{/og*xd*1  
)c11_1;  
$OZ=
L  
*}]#E$  
6. 参数：非球面透镜 \c\~k0u  
qm=U<'b^  
}
.g5z
y  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Z#.d7B"  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ck/44Wfej  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 xKu#OH  
c'Z=uL<Rm  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 cX9o'e:C  
3k'Bje?9~  
y[b8rv  
1'f_C<.0  
z|Y54o3  
7. 结果：非球面透镜 ;a?<7LIx  
v?."`,e  
]njNSn  
 生成期望的高帽光束形状。 r|l?2 eO~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 (7qlp*8.s  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 !H\;X`W|~D  
/phMrL=  

J$6WUz:?  
@XJ7ff&  
-*7i:mg  
8. 总结 BWxfY^,'&6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~u%$ 9IhM  
OJu>#   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /xUF@%rT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 e:HORc~U  
,ciX *F"  
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;0 NR(b!  
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