[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) 9`muk  
应用示例简述 f`%k@\  
1. 系统细节 4)ISRR  
 光源 0-9&d(L1g  
— 高斯激光束 <O WPG,  
 组件 X%dOkHarB  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 +*dJddz  
— 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 p,+~dn;=  
 探测器 
xOT3>$  
— 视觉感知的仿真 r0sd_@Oj  
— 高帽，转换效率，信噪比 %lPP1 R  
 建模/设计 sDiYm}W  
— 场追迹： mKg~8q 3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 !>tXib]:  
,-b9:]{L  
2. 系统说明 ,P|PP
x%@  
?aCR>AY5X  
A9#2.5  

#k6;~  
3. 建模&设计结果 "hvw2lyp3  
.28*vkH%C=  
不同真实傅里叶透镜的结果： 'e*C^(6  
b?$3jOtW  
h^s}8y  
5v3B8 @CsA  
4. 总结 efhwbn  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,]d}pJ}PX`  
mF1oY[xa_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 =Yfs=+O  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K(p1+GHC  
k5($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。 g41LpplX  
xQ[YQ!l  
应用示例详细内容 VltWY'\Wu;  
j@Dy
Wm/7  
系统参数 >M!>Hl/  
6f?DW-)jp/  
1. 该应用实例的内容 zQ[m
O  
[bp"U*!9P  
}vi%pfrB  
~`BOzP  
wqyAEVea'8  
2. 仿真任务 TwH(47|?Nt  
;f><;X~KX  
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。 =4[zt^WX"  
:J"e{|g',  
3. 参数：准直输入光源 i ]_fhC  
.D)}MyKnu  
\DHCf4,  
"7l}X{b  
4. 参数：SLM透射函数 w+}dm^X  
YZk&'w  
UJZa1p@L  
5. 由理想系统到实际系统 e\h:==f  
t5_`q(:  
f`cz@  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 XBc+_=)$  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Z(.Tl M2h  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Qknd^%  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ;gc2vDMv  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 R%Z} JR.  
&Ls0!dWC  

`A'*x]l  
@|^Ch+%@  
%ry>p(-pC(  
应用示例详细内容 8RK\B%UW  
7HF\)cz2  
仿真&结果 Ik,w3}*P*  
s?2;u p*D  
1. VirtualLab中SLM的仿真 n`hSn41A  
MT*b+&1e  
 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)。 u Qj#U m8  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 7#&sG  
 为优化计算加入一个旋转平面 H!A^ MI  
H(X~=r  
vQh'C.  
hImCy9i}  
2. 参数：双凸球面透镜 6y0C  
:Cuae?O,  
,lUo
@+  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 'ZJ6p0  
 由于对称形状，前后焦距一致。 N>z8\y  
 参数是对应波长532nm。 OJK/>  
 透镜材料N-BK7。 nO/5X>A,Zw  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 C+iP @~  
NUU}8a(K  
CV6H~t'1  
itvwmI,m\  
=FKB)#N  
OU##A:gI  
3. 结果：双凸球面透镜 sPw(+m*C   
51&T`i  
(-#{qkA  
 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。 m&\Gz*)3  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 &A9+%kOk>  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 k"U4E J{  
iaC$K@a{  
Hy6Np62  
3_-#
 
`+6HHtF  
4. 参数：优化球面透镜 WZMsmhU@T  
ks;%f34  
WS(c0c  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ?R+$4;iy  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 8 2qe|XD4p  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 %{{#Q]]&  
 透镜材料同样为N-BK7。 `7j,njCX.  
OU+*@2")t  
k (R4-"@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i!iODt3k  
Bb o*  
\Q$);:=qQ  
[q@%)F  
5. 结果：优化的球面透镜 7%'<}u  
ovohl<o\  
IF}r%%'Y$  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 1-n
0"lP~4  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 rQqtejcfx  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 dO@iq^9-  
2V]2jxOQ  
f[RnL#*xJU  
r3kI'I|bq  
6. 参数：非球面透镜 4D13K.h`O  
kel {9b=i  
4Y2>w  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ra&C|"~E  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 d !H)voX  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,?qS#B+>  
(nzt}i0  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \ C^D2Z6  
?Y9?x,x  
B]vj1m`9  
|?>h$'  
nAzr!$qbNv  
7. 结果：非球面透镜 cG?266{g  
E;sltl  
8n)Q^z+ K  
 生成期望的高帽光束形状。 NO$Nl/XM  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 IFY!3^;zO  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ]Oy<zU  
- \QtE}|4  
@oEDtN
  
Ir'f((8:  
8`2K=`]ES+  
8. 总结 eG v"&kr  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !xI![N^  
;vitg"Zh>  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 X&IY(CX  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {>Px.%[<  
g6V*w
jC  
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/$q]i*#K  
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