[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) =kF?_KN  
应用示例简述 W1;=J^<&1  
1. 系统细节 {sl~2#,}b1  
 光源 i<bxc  
— 高斯激光束 YV4 :8At1  
 组件 D|[/>x  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |F
jBKj  
— 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 m}rh|x/?  
 探测器 b24di  
— 视觉感知的仿真 L2<+#O#  
— 高帽，转换效率，信噪比 @OY1`EuO  
 建模/设计 ['?^>jfr  
— 场追迹： e"lD`*U8R  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 OCwW@OC +  
8V,"Id][  
2. 系统说明 5d%_Wb'  

:wSJ-\'$  
{[my"n2  
BB0g}6M  
3. 建模&设计结果 fJvr+4i4k  
J-b~4  
不同真实傅里叶透镜的结果： G 2!}R  
IN<:P  
3Hy%SN(  
aD?# ,  
4. 总结 H]VsOr  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %N7gT*B:  
i0VhG:O;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ZUv ZNf  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 gHp'3SnS  
K<RmaXZ  
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。 !?S5IGLOj  
! Zno[R  
应用示例详细内容 f%vHx,
  
H]Y#pLu|  
系统参数 l}dj{s  
*iPs4Es-  
1. 该应用实例的内容 7zOhyl?  
r(PJ~8)(=  
9cl{hdP{  
f&=K]:WDe  
v!nm &"  
2. 仿真任务 _e;N'DZ  
ww-XMz h  
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。 rat=)n)"t  

"ugX /r$_  
3. 参数：准直输入光源 JJ^iy*v  
Ngn\nkf  
Z'voCWCd  
RmcYaj^=  
4. 参数：SLM透射函数 H?rSP0.  
V;M3z9xd  
z:dXc  
5. 由理想系统到实际系统 ztRWIkI q  
'hxs((['\  
Z}]:x `fXd  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 emGV]A%nss  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 HR/k{"8W4Q  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 9m<wcZ  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 #N<s^KYG-  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 L-^# 02  
k/$Ja;  
Rh wt<  
43UJ#rF  
4U}.Skzq  
应用示例详细内容 n,CD4Nv  
m~Lf^gbG?  
仿真&结果 {LR#(q$1  
c@0l-R{q  
1. VirtualLab中SLM的仿真 :6\-9m8JM  
[V!^\g\6  
 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)。 $#6Fnhh}  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 e_fg s>o`(  
 为优化计算加入一个旋转平面 9$B)hrJo  
@ef//G+Z"  
Y!K^-Y}  
e["Z!D_H  
2. 参数：双凸球面透镜 |U;w!0  
V Z4nAG  
YHwVj?6W  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >=Rd3dgDG  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ?^e*UJNM  
 参数是对应波长532nm。 )?= kb  
 透镜材料N-BK7。 mSVX4XW<  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 DzX6U[=  
*@b~f&Lx6  
/NPl2\o.  
B1 jH.(  
cOj +}Hz58  
0C4*F  
3. 结果：双凸球面透镜 B=o#LL  
xc3Ov9`8%  
BMtYM{S6  
 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。 8ESkG  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 gn;nS{A  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 JsAb q  
}[hDg6i  
/_ hfjCE  
3V8j>&  
9I^H)~S  
4. 参数：优化球面透镜 O(c4iWm  
.PA?N{z  
n]6w)wE(  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 b{yH4)O  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @eG#%6">  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ;1(qGy4  
 透镜材料同样为N-BK7。 `"bRjC"f]  
!Cv<>_N).  
Nt,]00S\w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ri%Of:zZ  
CM@"l
V_  
v~W6y
jp  
st1M.}  
5. 结果：优化的球面透镜 ":ws~
Zep  
:jN;l  
HjETinm"  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。  # 8-P  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 })yb   
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 CsQ}P)  
'DB({s  
u.xA}yVS  
3`C3+  
6. 参数：非球面透镜 %CfTqbB  
iaq:5||,  
8mQd*GGu1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 2[bR6 T89  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 r:S5x.P2  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 R}=]UOqH-  
fh5^Gd~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~A{[=v  
l<+,(E=  
'rcsK  
0^tJX1L  
[+[fD  
7. 结果：非球面透镜 KTS7)2ci  
)F9V=PJE  
nqw*oLFQ  
 生成期望的高帽光束形状。 *SpO|*'  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 rt4|GVa  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 sjg
xx7  
3k
s|  
Q!$kUcky9  
J1wGK|F~  
i\c^h;wX  
8. 总结 ohG43&g~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @%okaj#IO  
TuT=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !-Tm
u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 r'}k`A5>  
l'X?S(fiV  
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。 FV<^q|K/(]  
pRfHbPV?