[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) =<Zwv\U  
应用示例简述 rin >r0o  
1. 系统细节 }7f 1(#{7  
 光源 ]
Hv*^B
ak  
— 高斯激光束 'Y,+D`&i)  
 组件 7"h=MB_  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 UEx(~>  
— 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 >'BU*  
 探测器 bdNY7|j`  
— 视觉感知的仿真 \= )[  
— 高帽，转换效率，信噪比 x`/m>~_  
 建模/设计 s8/ozaeo  
— 场追迹： 9;m#>a@Y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 /It.>1~2@  
Bh.6:9{  
2. 系统说明 >@q2FSMf  
kM6 EZ`mj  
vQ9xG))  
+c~O0U1  
3. 建模&设计结果 1+.y,}F6b  
{VrAh*#h  
不同真实傅里叶透镜的结果： n?7h
p%}  
KU8Cl>5  
uv_P{%TK  
}(f,~?CP]  
4. 总结 _s*uF_:3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O(:u(U7e  
c@"i?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3XYIbXnk  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 x1 R!  
o i,
g  
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。 D7n&9Z  
ta+"lM7A}$  
应用示例详细内容 #o}{cXX#  
PN)TX~}  
系统参数 xu\/]f)  
7J)Hwl  
1. 该应用实例的内容 ~-o^eI4_  
=Un6|]  
d}^:E  
}I'>r(K  
qH}62DP3  
2. 仿真任务 r4z}yt+  
ix_$Ok  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 #L
)4|  
E<fwl1<88  
3. 参数：准直输入光源 &_Xv:?  
'f$?/5@@  
- KoA[
UJ  
G~mB=]  
4. 参数：SLM透射函数 } cH"lppX  
II f >z_m  
hPCSLJ  
5. 由理想系统到实际系统 "}y3@ M^  
/=O+/)l`  
UmHJ/DI@  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 lhvZ*
[[<)  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 i}
&mz~  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 E&Zx]?~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 u/c~PxC  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 |^&2zyUj/  
pZ|nn  
2l}FgD  

tg%WVy2  
1(\I9L&J   
应用示例详细内容 Z+pvdu  
 ~d<`L[  
仿真&结果 xhoLQD  
QIxJFr;>  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?@uK
s4  
H1c|b!C  
 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&  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2/<WWfX'  
 为优化计算加入一个旋转平面 W$ d{  
g he=mQ-  
+^% &8<  
gT\y&   
2. 参数：双凸球面透镜 uu46'aT  
T>:g ME  
y0y;1N'KK  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 0 6v5/Xf  
 由于对称形状，前后焦距一致。 yl;$#aZB  
 参数是对应波长532nm。 )T~ +>+t  
 透镜材料N-BK7。 22(]x}`  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 6W#F Ss~  
!5 :1'$d]H  
4!b'%)  
^eT>R,aB  
m_O=X8uj"D  
5O;oo@A:[  
3. 结果：双凸球面透镜 {]^%?]e  
p 7E{es|J  
5~rY=0t  
 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。 j*lWi0Z-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 W&q5cz  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 `0gK;D8t  
K#pt8Q  
B qi
q  
 C(Gb  
vh{1u  
4. 参数：优化球面透镜 5^qp&  
\kRJUX!s  
MicVNs  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 f#-T%jqnK  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 T{J`t*Ym  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Ku\#Wj|YrP  
 透镜材料同样为N-BK7。 Q X5#$-H@  
rQ-z2Pw  
s*U&[7P  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `U>b6{K  
vM;dPE7  
kFs kn55  
dM;WG;8e  
5. 结果：优化的球面透镜 +?g,&NE  
G6ES]  
cO?
"  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 xI),0db  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <c
c0phr  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 T#;*I#A:  
:1  
I }I/dh  
r
*xw\  
6. 参数：非球面透镜 o8pe07n(W  
uWT&`m_(2  
':>*=&  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 S#z8H+'  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 &l*dYzqq  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 DG FvRB  
QX3![;0F  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Kt7x'5  
&x5ZEe4  
s3%8W==rBW  
)Ea_:
C'  
\} Szb2  
7. 结果：非球面透镜 b-/x  
=_:L wmI  
jmNj#R@t  
 生成期望的高帽光束形状。 7anpz%  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 :QSW^x  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ty=?SZF
 
\r9%;?f  
2^lT!X@  
+W4g:bB1  
"x^bl+_"  
8. 总结 7
C yLSZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nx]b\A  
F<WX\q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ',%&DA2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 <LZvh8  
*0zH5c  
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。 e
)(|  
D/`E!6Fk=