[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) bej(Ds0  
应用示例简述 PXMd=,}  
1. 系统细节 pWV_KS  
 光源 MYS`@%ZV#k  
— 高斯激光束 4E^ ?}_$  
 组件 v1OVrk>s>  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 P8z%*/ 3NF  
— 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 N#T'}>ty  
 探测器 7S a9  
— 视觉感知的仿真 zEI+)|4?r  
— 高帽，转换效率，信噪比 o9eOp3w30  
 建模/设计 ( eTrqI`  
— 场追迹： -#|;qFD]  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 6'Q{xJe?  
[Yt{h9  
2. 系统说明 /+Z*)q+SbT  
ZyGoOk  
g<j)   
EqW~

K@  
3. 建模&设计结果 5kiW@{m  
qbv\uYow3k  
不同真实傅里叶透镜的结果： >(Y CZ  
kB 8^v7o  
+fKOX#%  
M=^d  
4. 总结 k>($[;k|b  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !Km[Qw k-  
io4<HN  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k1wIb']m]z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 <mn[-  
_,J+b R+b  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 F)^0R%{C  
FzInIif  
应用示例详细内容 NrqJf-ldo  
oYqHl1cs  
系统参数 7f>=-sv  
_SBbd9  
1. 该应用实例的内容 E5ce=$o  
:PO./IBX  
%O\@rws  
.t "VsY|  
2%%\jlT_  
2. 仿真任务 igxO:]
?  
2HeX( rB  
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。 j"qND=15  
\&Yn)|!  
3. 参数：准直输入光源 [}L~zn6>?a  
l\UjvG  
S/]\GG{  
`
c  
4. 参数：SLM透射函数 0kE[=#'.'  
j?K$w`  
:G _  
5. 由理想系统到实际系统 Nr4}x7  
e*:K79y  
MmT/J1zM  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 m}"Hm(,6  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ;R?@ D]  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 h(
|T.  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 \L Q+ n+  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 U=n7RPw  
xC`!uPk/pL  
:33@y%>L
 
:iE b^F}  
zgb$@JC  
应用示例详细内容 8['R D`O  
QH'*MY  
仿真&结果 _p )NZ7yC  
N5?bflY  
1. VirtualLab中SLM的仿真 s=8H<'l  
L
`1 ITz  
 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)。 \=%lH=yS  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~gI%lORqN  
 为优化计算加入一个旋转平面 TQ"XjbhU;X  
` Ig5*X4|  
$_.t'8F  
.QvD603%5  
2. 参数：双凸球面透镜 Wiis<^)  
J M`w6}  
iH(7.?.r  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~]KdsT(=_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 2-4N)q  
 参数是对应波长532nm。 Vl_6nY;  
 透镜材料N-BK7。 7b"fpB  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $TUYxf0q  
D[$"nc/  
# -'A =j  
khy'Y&\F;  
Cut~k"lv  
Fd9[Pe@?`  
3. 结果：双凸球面透镜 /v!yI$xc  
<F9-$_m  
p4VARAqi  
 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。 ZLQmEF[>  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 @\by`3*Q  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ^to*ET{0  
o
5Oig  
yT^2;/Z  
k~[jk5te  
LHY7_"u#  
4. 参数：优化球面透镜 fK/:  
P+CV4;Xz  
b**vU
t\  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 MzvhE0ab  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 %1#\LRA(  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 UQ0!tFx  
 透镜材料同样为N-BK7。 mb*Yw6q  
+5y^c|L0  
o0r&w;!  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 k3Yu"GY^  
Z`-$b~0  
mE~WE+lw9  
0,hs%x>v  
5. 结果：优化的球面透镜 5_9`v@-4_  
r5j$FwY  
vobC/m  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 D.
Ke  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 fN2Sio:  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 8
\{!*?9!  
DAw1S$dM  
2s}S9  
Q
a2h#0j  
6. 参数：非球面透镜 TuwP'g[  
@5Tl84@Q  
- (s0f  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 YnpN -Y%g  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 u|<?mA!  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 u7e$Mq  
^; KCE  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;lmg0dtJ  
~(GvjB/C8  
I"&cr>\  
X;LYGJ{Xk  
z83v J*.  
7. 结果：非球面透镜 q^[t</_N  
Le#srr  
QFnuu-82"  
 生成期望的高帽光束形状。 +s#%\:Y M  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 NDRDPD  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ^fF#Ej1  
`n>/MY  
c|<F8n  
?;tPqOs&  
&A s>Y,y  
8. 总结 yu_PZ"l  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  ]]p\1G  
| V(sCF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 'bbw0aB4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 bZ
`#;D<  
C).\ J !  
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。 H:~bWd'iz  
fV+a0=Z