[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) uB&um*DP  
应用示例简述 .lbo\v}2W  
1. 系统细节 qGezmkNFm
 
 光源 CSu}_$wC#  
— 高斯激光束 PRTn~!Z0  
 组件 kx3?'=0;5  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 3y9R1/!  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 <,:p?36  
 探测器 Jw-?7O  
— 视觉感知的仿真 VDnN2)
Km*  
— 高帽，转换效率，信噪比 ph5rS<  
 建模/设计 nogdOGo  
— 场追迹： S8_>Lw  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 l:'\3-2a  
{`KRr:w  
2. 系统说明 lxVA:tz0  
|:[ [w&R  
V:Z}cfR.7  
(-e*xM m  
3. 建模&设计结果 >^odV ;^  
>)+-:  
不同真实傅里叶透镜的结果： +Y|1 7n  
o$Jop"To  
$27QY  
8x,{rSqq  
4. 总结 [v%j?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4Y.o RB  
655OL)|cD6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )0\"8}!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \jHHj\LLr.  
GE S_|[Q  
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。 78u9>
H  
D~^P}_e.  
应用示例详细内容 k1h>8z.Tg  
@Q%9b)\\  
系统参数 O~udlVn<6  
t5M"M{V  
1. 该应用实例的内容 !XtZI3Xu  
l(~i>iQ 4  
Fk4T>8q2;  
}M0GPpv  
9-
`P\/  
2. 仿真任务 f6$$e+  
.,l4pA9v  
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.iT+T  
>@ :m#d  
3. 参数：准直输入光源 %@,! (  
.@`5>_  

yV4rS6=  
?LAiSg=eq  
4. 参数：SLM透射函数 N"zg)MsX  
fvNj5Vq:  
hN"cXz"/  
5. 由理想系统到实际系统 r:~q{  
c|2+J:}p  
N~)RR {$w  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 YLU.]UC  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 +YFAZv7`  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Vm8rQFCp74  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 CU+H`-+"J  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 l2h1CtAU  
ZQ)vvD<  
v1aE[Q  
bQ`|G(g-d  
K2@],E?e%|  
应用示例详细内容 IW$
qP&a  
 JE=3V^k  
仿真&结果 "">{8  
h~r&7G@[}  
1. VirtualLab中SLM的仿真 "IA:,j.#g  
%s),4  
 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)。 I*`;1+`  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 9H%dK^C  
 为优化计算加入一个旋转平面 ClWxL#L6~  
.:(T}\]R  
szw|`S>o  
3cSP1=$*  
2. 参数：双凸球面透镜 #J`MR05  
KGP*G BZr  
mhv ;pM6  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 RemjiCE0'  
 由于对称形状，前后焦距一致。 h{/lW#[  
 参数是对应波长532nm。 "wj~KbT
}&  
 透镜材料N-BK7。 nqC@dHP  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Xwz'h;Ks_  
"x4}FQ  
N${Wh|__^l  
j|DjO?._'  
$X ]t}
=  
z>A;|iL  
3. 结果：双凸球面透镜 D0*+7n3  
Y0;66bfh}  
z:)z]6  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 .:9XpKbt  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 16|miK[@  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Z1N=tL  
yP*oRV%uX  
kR]AW60OE  
f|NWn`#bY  
)Pj4_$uM  
4. 参数：优化球面透镜 Dwbt^{N^  
8\BYm|%aa  
7Rl/F1G o}  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 rL23^}+^`  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 [+(fN  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 T_I ApC  
 透镜材料同样为N-BK7。 5XF&yYWq  
?O.'_YS  
>)8<d3m  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 w1:%P36H  
!D~\uW1b  
,#8H9<O9t  
(yv)zg9  
5. 结果：优化的球面透镜 jm&PGZ#n=R  
3!Cab/T  
AVi,+n  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 dz,4);Mg  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 5-.{RU=  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Mp_SL^g|  
/ 0y5/  
KF}_|~~T  
'~n=<Y  
6. 参数：非球面透镜 'da$i  
ey ?paT  
Np>0c-S  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 5O]eD84B  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 I7?s+vyds  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 T&u25"QOf  
)Kg_E6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f,:2\b?.  
2|D<0d#W  
sZ%wQqy~k  
2^ kK2D$o  
GEZ!z5";BQ  
7. 结果：非球面透镜 IvJ5J&!  
K(heeZUt  
)@E'yHYO>  
 生成期望的高帽光束形状。 g<s;uRA4O9  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 QR(j7>+J^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 A}MF>.!}C  
9ve)+Lk  
TF-a1z  
4$Ud4<  
~'t+X  
8. 总结 17S<6
j#H5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~5 e 1&  
G[s/M\l  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *ez7Q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]6;oS-4gu?  
x_OZdI  
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。 &n9srs  
^k4 n