[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) G$9|aaf`1#  
应用示例简述 "sX?wTag  
1. 系统细节 Rbc2g"]  
 光源 
aq/Y}s?  
— 高斯激光束 qgsE7 ]  
 组件 Yf)|ws?!  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 SSbK[aR  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 <L ( =  
 探测器 =1OAy`8  
— 视觉感知的仿真 `oRs-
,d|<  
— 高帽，转换效率，信噪比 ,bp pM  
 建模/设计 )
K%O/H  
— 场追迹： (DP9& b  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )r,R!8  
rIfGmh%H  
2. 系统说明 aC Lg~g4  
`$agM@"^  
~'QeN%qadP  
=,8Eo"~\  
3. 建模&设计结果 VD&3%G!  
't?7.#,6O  
不同真实傅里叶透镜的结果： Il`k]XM  
)'dH}3Ba
 
qq7X",s  
>AX~c jo  
4. 总结 SLjf<.S  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~ 9~\f  
\j})Ku
l  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FO>(QLlH  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4J 51i*`  

po2[uJ  
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。 D62 NU  
[gns8F#H\  
应用示例详细内容 aGk%I  
tvH\iS#V  
系统参数 $EGRaps{j>  
e=jT]i*cU  
1. 该应用实例的内容 QT= ,En  
9}jq`xSL  
o),6o
'w(  
CndgfOF  
O:^LQ  
2. 仿真任务 3JZWhxkf[$  
Q$h:[_v  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 }wOpPN[4  
pz35trW  
3. 参数：准直输入光源 t-7U1B}=<C  
P&%eIgAOL  
87pXv6'FQ  
hKZ`DB4  
4. 参数：SLM透射函数 Cq*}b4^;  
"`i:)Et  
Ds%&Mi  
5. 由理想系统到实际系统 _:Jp*z  
s\C8
t0C  
E_D ^O  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 sLAuR  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 iA3>X-x   
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 l/png:  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 0oj{e9h  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 +fd@K  
<ql w+RVt  
pgd8`$(Q  
qQxA@kdd  
JYg% ~tW'  
应用示例详细内容 E<<p_hX8R  
WfDX"rA  
仿真&结果 mo;)0Vq2l  
v"~Do+*+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 [l':G]  
GT'7,+<?N  
 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)。 )v52y8G-p  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 hY=w|b=Y  
 为优化计算加入一个旋转平面 F?8BS*r_  
3xzkZ8]/  
WfRfx#MMt  
;;?vgrz  
2. 参数：双凸球面透镜 Cx+WLD  
)W`SC mr]  
?AnjD8i  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 wMz-U- z  
 由于对称形状，前后焦距一致。 p`:*mf  
 参数是对应波长532nm。 -*|:v67C&  
 透镜材料N-BK7。 3T|Y}  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 JvfQib  
/}w#Jk4pD  
zUs~V`0  
4O`6h)!NQ  
H\fcY p6  
LZM,QQ  
3. 结果：双凸球面透镜 (A29ZH  
@8=vFP'  
G[3k  
 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。 b4Cfd?'  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Mny'9hsl  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 F&QTL-pQW  
K DYYB6|  
v<;: 0  

|1(rr%  
*me,(C  
4. 参数：优化球面透镜 l#D-q/k?  
JFM"ii{8  
"v(G7*2  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 @iU%`=ziz  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 _+twqi  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ch@x]@-;A3  
 透镜材料同样为N-BK7。 PSTu/^  
'h-3V8m^e  
fokwW}>B[f  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #B @X  
5x8'K7/4.  
RT%x&j  
J&M1t#UN  
5. 结果：优化的球面透镜 fO].e"}  
\bhOPK>w  
c[SU
5 66y  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 I4)Nb WQ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 +}Xr1fr{jw  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 e:N7BZl'c9  
mZwi7s&u  
BlXX:aZv  
a{h%DpG  
6. 参数：非球面透镜 $ye^uu;Z  
4d!S#zx  
h4f~5- Y  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 jFtg.SD  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 OI+E (nA  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 hM~eJv  
vXephR'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Qi_&aU$>lM  
Bg-VCJI<  
9"~9hOEct  
QwBXlO?  
Vo%Yf9C  
7. 结果：非球面透镜 xw?CMA  
zK=dzoy  
o]A XT
8  
 生成期望的高帽光束形状。 5^yG2&>#  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 (vKI1^,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 kl" ]Nw'C  
LZ{YmD&6]  
{VR`;  
Vt'L1Wr0v  
!Cw!+fZ\l  
8. 总结 ,'~#Ch  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E#8
_hT]5  
[OzzL\)3l  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 lzEb5mg  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 V]rhVMA  
6*Zj]is  
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。 vv &BhIf3  
Km,*)X.-5