[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) QcgRAo+u  
应用示例简述 'd.EC#  
1. 系统细节 ]+(6,ct&.  
 光源 FB
_pw!z  
— 高斯激光束 87Oad@FOr  
 组件

ad.3A{  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 K&nE_.kbl  
— 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 '>&^zgr  
 探测器 %`O
J.:k  
— 视觉感知的仿真 sp#p8@Cj  
— 高帽，转换效率，信噪比 >xF/Pl  
 建模/设计 P\w\N2  
— 场追迹： TatpXN\  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 bvS(@  
N"8_S0=pw  
2. 系统说明 KAC6Snu1  
]e^c=O`$  
bu |a0h7e  
8dZ0rPd?  
3. 建模&设计结果 j/>$,   
V=zi >o`   
不同真实傅里叶透镜的结果： &=#[(vl  
%ZNI:Uh  
6I1
,:nLL<  
'SCidN(n  
4. 总结 L
O <  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /4c\K-Z;  
hCCiD9gz  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 vY%d  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 I|>^1kr8w  
yHs-h   
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。 `wus\&
!W  
MZlk0o2  
应用示例详细内容 \]=7!RQ\  
FO!]P  
系统参数 *"D3E7AO  
KHgBo}6  
1. 该应用实例的内容 2Tfz=7h$  
E0u~i59Z  
V\u>"3BQw  
Cg&e(  
RT)d]u  
2. 仿真任务 o>/YAX:.!T  
Cz72?[6  
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。 <4_X P.N  
C!Rs^/  
3. 参数：准直输入光源 _acE:H  
}*lUah,@  
c.
,2GwW  
?\$#L^;b}  
4. 参数：SLM透射函数 > `n,S  
<(-3_s6-  
jJuW-(/4[
 
5. 由理想系统到实际系统 g{8,Wx,,  
"Jt.lL ]5  
O>^C4c!  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 sB^<6W!`(  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 e '2F#  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 4d8B`Fa9  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 cgm81+[%r  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 `0P$#5?  
?RK]FP"A  
H2um|6>  
ag*mG*Z  
fcNL$U&-,i  
应用示例详细内容 (xVsDAp=@  
+RnkJ* l  
仿真&结果 tZ^Ou89:rG  
0
JlZs
]  
1. VirtualLab中SLM的仿真 cfcim.jB  
t%'Z<DmG+  
 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)。 q~3,yyu  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 xER\ZpA:,  
 为优化计算加入一个旋转平面 oo=Qt(#  
A8pIs  
 ))&;}2{  
Hm$=h>rY9[  
2. 参数：双凸球面透镜 A
j2OkD  
Xlb0/T<g!  
xZ4~Oo@@_'  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &_"]5/"(  
 由于对称形状，前后焦距一致。 "FTfk  
 参数是对应波长532nm。 M@?xa/E64  
 透镜材料N-BK7。 \/1<E?Q f  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 `FsH}UPu b  
agjv{  
EI:w aIr  
l2l(_$@3  
O2BW6Wc  
-5T=:2M  
3. 结果：双凸球面透镜 2Z3('?\z~  
tI7:5Cm  
emdoA:w+   
 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。 P#fM:z@[  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 rMUT_^  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -u?S=h}  
x\J#]d.  
d)pV;6%[$q  
P&b19K'  
]p;FZ4-T  
4. 参数：优化球面透镜 xo&]RYG[<  
u%/goxA  
(HSgEs1d  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 D<Zp!J1o  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 'k4E4OB  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 pp
Fe-wY  
 透镜材料同样为N-BK7。 1[jb)j1  
BM(]QUxRd  
:%sXO  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8Goh4T H  
jLpc Zb,  
$6CwkM:  
2At
LyN'.  
5. 结果：优化的球面透镜 Oi:<~E[kz.  
vq!_^F<  
6$ Gep  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ^`G`phd$  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 HW7; {QMg
 
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .N*Pl(<[  
wbe<'/X+  
&NSY9'N,  
jS]><rm  
6. 参数：非球面透镜 :"l-KQ0  
^;Sy. W&`  
9Ffp2NW`;  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Dgx8\~(E'  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 xY$iz)^0&  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \TF!S"V  
#?XQ7Im  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3q`)*  
*FmTy|  
.58qL-iC  
*bxzCI7b  
XEdzpkB  
7. 结果：非球面透镜 |gsE2vV  
=&},;VOh  
4T?h  
 生成期望的高帽光束形状。 eQVZO>)P1+  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 V13BB44  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 uio@r^Xz  
P)uDLFp]  
^1wA:?uN}  
\'M3|w`f  
]XTu+T.aT  
8. 总结 z Nl ,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Nx-uQ^e*1  
w=}uwvn NX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 rvyrxw%[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [|lB5gi4t!  
JICawj:I  
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。 ~`D|IWMDq  
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