[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) ) 5$?e  
应用示例简述 ?Z
?(ky!  
1. 系统细节 5|K[WvG@Co  
 光源 >(.|oT\Tb  
— 高斯激光束 g)r{LxT#+  
 组件 Hv^Bw{"/R  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 2gZp O9  
— 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 QSa#}vCp*  
 探测器 Bl8|`R^g  
— 视觉感知的仿真 O_4B> )zd  
— 高帽，转换效率，信噪比 :Hm'o}  
 建模/设计 ?2Z`xL9QT  
— 场追迹： Qg(;>ops  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 6Z J-oT!.  
M."/"hV`-  
2. 系统说明 ,@?9H ~\  
m[3c,Axl7  
NQ 6oyg@&  
v^t7)nx^  
3. 建模&设计结果 3.BUWMD  
{2P18&=  
不同真实傅里叶透镜的结果： j8[U}~*^  
WH1" HO  
Y3&,U  
EwFq1~  
4. 总结 GuU-<*u(d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Q. O4R
_H  
jmaw-Rx  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 i({\fb|0  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @!!u>1  
K2xHXziQ  
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。 W7 Iy_>  
}k%6X@  
应用示例详细内容 } f&=}  

kG!hqj  
系统参数 _!DH/?aU  
FVrB#Hw~  
1. 该应用实例的内容 # M/n\em"X  
7R:Ij[dV  
K)J_q3qo  
P<vU!`x%q  
?i#x13  
2. 仿真任务 Pm)*zdZ8  
B47I?~{  
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。 ]zJO)(d$>  
P* 0kz@  
3. 参数：准直输入光源 c]#}#RJ`\  
H2: Zda#  
a"U3h[;$y  
FauASu,A  
4. 参数：SLM透射函数 -A w]b} #v  
rmkBp_i{|  
`+\$  
5. 由理想系统到实际系统 ]j/= x2p  
E#rQJ  
#n|5ng|CJ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 }O@
>:?U  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ANw1P{9*  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ^"?a)KC  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 k $gcQ:|  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ;u'VR}4ph  
0/f|Z
H ~!  
Bv@p9 ] n  
]ASw%Lw)  
Ka(B&.  
应用示例详细内容 ZXYyG`3+  
HLV8_~gQPf  
仿真&结果 jH<Sf: Y(  
,%IP27bPW  
1. VirtualLab中SLM的仿真 `Ze$Bd\  
h?n?3x!(  
 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)。 cK]n"6N
[  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 |Vz)!M  
 为优化计算加入一个旋转平面 7MrHu2rZ=  
EEZ~Bs}d  
r7R'beiH  
t`Z3*?UqI  
2. 参数：双凸球面透镜 dE,E,tv  
/FXvrH(  
oz=ULPZ%  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 _dk[k@5W{'  
 由于对称形状，前后焦距一致。 BE@(| U  
 参数是对应波长532nm。 Ff/Ap&0+  
 透镜材料N-BK7。 A8mc+ Bf(  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ]m 3cm  
Q<V1`e  
6?M/71
 
nD eVYK  
VZcW 3/Y  
5Q8 H8!^  
3. 结果：双凸球面透镜 o#wly%i')  
ZXb{-b?[`  
7=?!B#hm!  
 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。 D^%IFwU^  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 lJFy(^KQG,  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ^rq\kf*]  
`O2P&!9&  
N(4y}-w$  
2=K|kp5  
!^F_7u@Q  
4. 参数：优化球面透镜 qdpi-*2  
c$ib-
  
&)Qq%\EP4  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 BrSvkce  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^TZmc{i  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Wu{_QuAB  
 透镜材料同样为N-BK7。 Ip7#${f5M  
LRu*%3xx  
[5IbR9_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ELnUpmv\  
1HNP@9ga  
<v -YMk@  
ZlC+DXg#S  
5. 结果：优化的球面透镜 EQ^]W-gN  
L%$-?O|  
iupkb  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 !Q~>)$Cf^  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 zT)cg$8%fY  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Vv(buG  
E@k'uyIu  
S{l)hwlE  
7P(o!%H  
6. 参数：非球面透镜 AC <2.i_  
QpQ2hNf  
+jF|8  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 P,m+^,  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 7)<Ib j<M  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 q 6UZ`9&z  
u(1m#xr8$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @ntwdv;  
R2~y<^.V`Y  
3t+{
~{Dj  
c.LRS$o/j  
xa'U_]m  
7. 结果：非球面透镜 vzfMME17  
H?;+C/-K`_  
L`<#vi  
 生成期望的高帽光束形状。 k?Hi_;o  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 _I;hM  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 V2?{ebx`  
S)zw[m  
9c}C<s`M  
W^^0Rh_  
=/'>.p3/S  
8. 总结 qh6b;ae\x  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ku*k+4rz  
T7mT:z>:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ZGH 7_K  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9A4n8,&sm  
1WqCezI  
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。 nT=%3_.
 
%KO8i)n