[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) aQzx^%B1  
应用示例简述 Qqm'Yom%T  
1. 系统细节 vgKZr  
 光源 -Ri/I4Xj  
— 高斯激光束 "tdF#>x  
 组件 __LR!F]
=i  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 rvfS[@>v  
— 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 R2,Z`I
 
 探测器 C&wp*  
— 视觉感知的仿真 $S(<7[Z  
— 高帽，转换效率，信噪比 ||yx?q6\h  
 建模/设计 >h)D~U(H  
— 场追迹： qca,a3k  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 vJI]ZnL{  
@@uKOFA?  
2. 系统说明 [/
E|n[Bx  
_?~EWT   
^`iqa-1  
Y2$wL9">  
3. 建模&设计结果 HV21=W  
g A+p^`;[  
不同真实傅里叶透镜的结果： V) xwlvX  
ZQ1,6<^9i[  
f^Io:V\  
+6~ut^YiM.  
4. 总结 ~ p~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uSQlE=  
H^sImIEUT  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 TF_wT28AU2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9u?[{h.`B  
?COLjk  
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。 /qaWUUf  
?*AhGza/  
应用示例详细内容 MxLg8,M  
>bRoQ8  
系统参数 +,xluwv$9  
.D3k(zZ  
1. 该应用实例的内容 eL" +_lW  
_~Id~b  
kY?w] lS)t  
3-Bz5sj9  
^vw[z2"  
2. 仿真任务 xYp-Y"a.  
awB+B8^s  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 joA>-k04  
x1`4hB  
3. 参数：准直输入光源 R :*1Y\o(  
`(uN_zvH  
6c6w w"  
ZHM NG~!  
4. 参数：SLM透射函数 ]!>tP,<`'  
kxCN0e#_  
+v+Dkyf:V  
5. 由理想系统到实际系统 s|vx2-Cu]  
kD46Le++B  
&|fPskpy  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 7}L.(Jp9  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Z'~/=a)7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Cy\ o{6  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 uOAd$;h@_Z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 H0\',X  
3~%M4(  
ku)/ 8Z`$  
"_0sW3rG  
9\Md.>  
应用示例详细内容 >H5_,A}f  
3Yf~5csY  
仿真&结果 Y)68  
,7Dm p7  
1. VirtualLab中SLM的仿真 uquY z_2  
(c S'Nm5  
 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)。 2)Q%lEm`SP  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 eIj2(q9  
 为优化计算加入一个旋转平面 Z|B`n SzH  
;w;+<Rd  
=4u
O"o  
gI/
SA  
2. 参数：双凸球面透镜 p4uN+D`.U  
kl|m @Nxp
 
d@?zCFD  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 F?Fxm*Wa/  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Am<){&XT ]  
 参数是对应波长532nm。 l!<(}?u9  
 透镜材料N-BK7。 7O~hA*Z  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 _D{{C  
4}t$Lf_  
TU1W!=Z  
[U,hb1Wi3  
2;7n0LOs}  
-sx=1+\nf  
3. 结果：双凸球面透镜 jA3xDbM  
'#
Q\p6G&_  
5Nt9'
"  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 4|hfzCjMI  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Ow{NI-^K  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 #[]B
: n6  
{>d\  
#iT3aou  
Cy5M0{  
?]\v%[ho  
4. 参数：优化球面透镜 ft$ 'UJ%j  
fM3ZoH/  
8#|PJc  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 L4<=,}KS  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =.IAd<C  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 BO>[\!=y  
 透镜材料同样为N-BK7。 km,@y
U  
^@$T>SB1  
acI%fYw5p`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 /~+j[oB  
C}71SlN'M  
-yMD9b  
Np?/r}  
5. 结果：优化的球面透镜 eMjW^-RgE5  
iwfH~  
Lw6}bB`}  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 8Ib5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 "4CO^ B  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 r#c+{yY  
m,SWG[~  
{'o\#4Wk  
<$8e;:#:  
6. 参数：非球面透镜 w"!zLB&9[  
(X|lK.W y  
qbo W<W<H1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 3Ol`i$  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~./M5P!\  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~t^'4"K*  
rk `]]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9U!#Y%*T  
`3vt.b  
{ pu .l4nk  
B0!W=T\  
-l$-\(,M`#  
7. 结果：非球面透镜 #+;0=6+SM  
#.<(/D+  
ig?Tj4kD  
 生成期望的高帽光束形状。 1y.!x~Pi,  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 (ChL$!x  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 0GnbE2&  
k^\>=JTq=  
&uxwz@RC0  
D?P1\<A~  
zqb3<WP"  
8. 总结 #}zL?s^G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "3VMjF\  
E"b"VB  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 B1 [O9U:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @Ke3kLQ_\X  
`L {dF  
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。 G8F43!<  
)-d&XN7