[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) ZhaOH5{9  
应用示例简述 0*@S-Lj^c  
1. 系统细节 J3+8s[oJ>  
 光源 lIP<`6=4  
— 高斯激光束 .Kwl8xRg  
 组件 AI;=k  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 TJ:Lz]l >  
— 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 !I_
4GE,  
 探测器 8:fiO|~%  
— 视觉感知的仿真 SH|$Dg  
— 高帽，转换效率，信噪比 UOOme)\>  
 建模/设计 zAUfd[g  
— 场追迹： ^0-=(JrC  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |?A-?-  
D/U
GN+  
2. 系统说明 h cXqg  
*$D-6}Oay  
= g}yA=.  
zUqDX{I8  
3. 建模&设计结果 H]X)@n>  
A,qG*l
v  
不同真实傅里叶透镜的结果： m5{SPa,y  
4/>={4Y9  
O_^h 7   
1PSb72h<  
4. 总结 {H2i+"cF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 54w-yY  
"QS7?=>*F  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 tO3 ;;%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 U2$T}/@  
'%N)(S`O7P  
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。 R0}%   
sf0U(XYQ^  
应用示例详细内容 J]B5w{??b  
sN2l[Ous  
系统参数 >k|[U[@  
e.V){}{V  
1. 该应用实例的内容 {AUEVt  
PK" C+o;:  
hgGcUpJy?  
Xk'.t|  
sSUd;BYf  
2. 仿真任务 W:\VFPf2  
mN02T@R-  
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。 7ZZt|bl  
fZ$2bI=  
3. 参数：准直输入光源 C.<4D1}P  
UhK,H   
cqudF=q  
ny=iAZM>q  
4. 参数：SLM透射函数 ^ a:F*<D  
'Iu(lpF&  
`2B+8,{%  
5. 由理想系统到实际系统 2uVm?nm  
?*,q#ZkA9W  
g 7X>i:  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 / yCV-L2J  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 FhGbQJ?[3  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {SV$fl;  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 X6RM2  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 B|v fkX2f  
CR<l"~X  
\m&:J>^  
xh0!H| R  
EcU9Tm`h  
应用示例详细内容 o;fQ,rP%  
}qTvUs  
仿真&结果 Q"O _h  
K#jm6Xh?E  
1. VirtualLab中SLM的仿真 \#slZ;&s  
U*cj'`eqC  
 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)。 RMXP)[  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 k:sh:G+=$d  
 为优化计算加入一个旋转平面 Y2Bu,/9^  
y@I"Hk<T  
sC>8[Jatd  
O);V{1P  
2. 参数：双凸球面透镜 *L=CJg  
L6T_&AiL$  
* 7CI q  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 4y'R
EC  
 由于对称形状，前后焦距一致。 *d(Dk*(  
 参数是对应波长532nm。 vJ!t.Vou  
 透镜材料N-BK7。 g:HIiGN0Ic  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 rlD@O~P4  
"2mVW_k  
y}A-o_u@cD  
\ CYu;  
Ab`Gb  
FwyPmtBj  
3. 结果：双凸球面透镜 "LYob}_z  
fw<'ygd  
{PZe!EQ  
 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。 t1kD5^  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 95}"AIi  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /9sUp}*  
,M9'S;&^  
p~t$ll0s  
@B+];lr/-  
- 0zo>[c/p  
4. 参数：优化球面透镜 .fgoEB,(  
Js'|N%pi  
:H~r _>E  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 6`'^$wKs  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 bkb}M)C  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 rS=6d6@  
 透镜材料同样为N-BK7。 dpy,;nqzeN  
gbvBgOp  
=&vV$UtV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *{uu_O  
l! GPOmf9`  
s;bqUY?LD  
jk~<si  
5. 结果：优化的球面透镜 GE>&fG  
k vb"n}  
{2!.3<#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 fSj^/>  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 3 Tt8#B  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 9vXrC_W9  
gX[6WB"p  
}RXm=ArN  
co: W!  
6. 参数：非球面透镜 /gxwp:&lY  
m$]?Jq  
.^/OL}/~<  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !aLL|}S  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 $#CkI09  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 {&xKSWNc  
X4jtti  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 g1Aq;Ah/  
5WEF^1  
LcQ\d*  
3iDRt&y=.  
}nkX-PG9  
7. 结果：非球面透镜 < d?O#(  
vuHqOAFNs  
h
W(Mf  
 生成期望的高帽光束形状。 0Nmd*r  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 zI&oZH^vn  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 u\50,N9Wp{  
%|UCs8EFm  
<J\z6+,4E  
0C7x1:  
fxjs"rD5  
8. 总结 L\pe  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^dQ#\uy  
TeQpmhN  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7Y:1ji0l  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @`)A
)  
|[8&5[);  
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。 I U/gYFT  
8@Pv nOL