[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) &
h/r]KrZ  
应用示例简述 uqcG3Pi  
1. 系统细节 _WNbuk0  
 光源 2B4.o*Q\  
— 高斯激光束 B :%Vq2`  
 组件 xuUEJ a&  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )Ra:s>  
— 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 f(y+1
 
 探测器 ir6aV|ea!  
— 视觉感知的仿真 $]LS!@ Rm  
— 高帽，转换效率，信噪比 R([zlw~B5  
 建模/设计 bkdXBCBx?  
— 场追迹： "" UyfC[  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 %fg6',2  
#H7 SLQr\  
2. 系统说明 8Ay7I  
d*tWFr|J-  
vP,pK=5  
N~]qQoj,  
3. 建模&设计结果 J299mgB  
Vja 4WK*  
不同真实傅里叶透镜的结果： v(;yy{>8"  
J%"5?)[z  
NlF*/Rs  
-,/7u3  
4. 总结 )bg|l?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 D zD5n  
z9 0JZA  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |"K%Tvxe  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {*;8`+R&  
Y[e.1\d'  
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。 &/[MWQ  
Pt85q?->  
应用示例详细内容 "iEnsP@'Wg  
]0'cdC  
系统参数 KGDN)@D  
;#zteqn  
1. 该应用实例的内容 J,,VKA&  
q+[ )i6!?  
IwYfs]-  
|-6`S1.  
K3vZ42n  
2. 仿真任务 0m1V@3]7>  
=( ZOn=IL  
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。 #8XmOJ"W3k  
I+Fy)=DO9  
3. 参数：准直输入光源 =ttD5p  
Y 22Ai  
->pU!f)\X  
]a.e;c-  
4. 参数：SLM透射函数 JjZB!Lg=  
U;3t{~Ym  
9Avj\G  
5. 由理想系统到实际系统 U{
dK8~  
xppnBnu$7  
Up%XBA  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Z?S?O#FED  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 bCP2_h3*  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ,>#\aO1n  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 d(}? \|  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 >]_6|Wfl  
+h-% {  
[[_>DM  
\roJf&O }  
jhz*Y}MX  
应用示例详细内容 VS4Glx73  
Ib{#dhV  
仿真&结果 N1Xg-u?ul#  
mKTF@DED  
1. VirtualLab中SLM的仿真 (ID%U  
gHh(QRA  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 R-$w*=Y  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 G "+[@|  
 为优化计算加入一个旋转平面 +uF}mZS^  
5f_x.~ymA  
_LgP  
r[):'ys,C  
2. 参数：双凸球面透镜 q/w5Dx|:  
5G6 Pp7[  
DMA7eZf'Hv  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 CC@U'9]bH  
 由于对称形状，前后焦距一致。 3W ]zLUn  
 参数是对应波长532nm。 %gn@B2
z  
 透镜材料N-BK7。 vD2(M1Q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ai/]E6r  
5jK|  
C:&Sk\   
Ax|'uvVAPT  
M'|[:I.V  
C&@'oLr  
3. 结果：双凸球面透镜 `Gxb98h/r  
Jo qhmn$j  
IW@xT@  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 x_8sV?F  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 [A,!3BN  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 V4u4{wU]  
6;~V@t  
gs0
jwI  
d8 ~%(I9  
u*qI$?&  
4. 参数：优化球面透镜 =MJRQV67  
AzzHpfv,  
DB|w&tygq  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 LdOqV'&r  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 G]xYQ]  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 (-
1{W^(  
 透镜材料同样为N-BK7。 'G[G;?F  
Dg~m}La  
w"D1mI!L 7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Y]~-S
 
xIc||o$  
3XUVUd~  
?t}s3P!Q3w  
5. 结果：优化的球面透镜 <j  
|gk4X%o6  
hb0)<^xu  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 *E>R1bJ8  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 y] 9/Xr/  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 @D["#pe,}  
bFG?mG:  
E!WlQr:b$  
q|klsup  
6. 参数：非球面透镜 L|D9+u L  
F;/^5T3wI  
u"T9w]Z\  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 39[ylR|\  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 fhdqes])  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
{&Rz>JK  
A3HNMz  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 E>E^t=;[  
AL&<SxuP  
dA2@PKK  
>X[:(m'  
9!r0uU"  
7. 结果：非球面透镜 V\n!?1{kdF  
W! |_ hL  
pP# _B  
 生成期望的高帽光束形状。 M/xm6  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0%|)=T3Slu  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 UH7?JF-D  
@yQ1F> t  
&eO.h%@  
a3:45[SO4e  
,T^A?t  
8. 总结 HsRoiqo  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 xIb{*)BUwc  
[EVyCIcY,h  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p_zVrlVb  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .R4,fCN  
^%6f%]_  
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。 iYdg1  
a~!7A ZT-O