[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) ,=+t2Bn  
应用示例简述 O|t>.<T?  
1. 系统细节 Pg}QRCB@  
 光源 $I9&cNPv  
— 高斯激光束 EK# 11@0%  
 组件 I0x)d`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 v*V(hMy  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 M0$MK>  
 探测器 a]p9[Nk  
— 视觉感知的仿真 BWxfY^,'&6  
— 高帽，转换效率，信噪比 ~u%$ 9IhM  
 建模/设计 azZtuDfv  
— 场追迹： /xUF@%rT  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 [7}3k?42X  
mo^E8t.  
2. 系统说明 AE:(:U\  
9D14/9*(dU  
<eXGtD  
#TNjQNg@O  
3. 建模&设计结果 XYvj3+  
jSpj6:@B  
不同真实傅里叶透镜的结果： :!_l@=l  
Md4Q.8  
%%K3J<5  
zg ,=A?  
4. 总结 *IOrv)
 
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 MiZ<v/L2  
?1L<VL=b  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^mLX}E]  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7G+!9^  

Gy\]j  
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。 e
.vt"eRB  
poAJl;T  
应用示例详细内容 `<g]p-=":  
m}z6Bbis0  
系统参数 ^##j {h7  
{_b2!!p  
1. 该应用实例的内容 sl-wNIQ  
UJ,vE}=_{  
[\3ZMH *  
q;#AlquY@  
-Kg.w*\H7/  
2. 仿真任务 !:xycLdfUp  
@2T8H  
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。 -r,v3n  
CJk"yW[,|  
3. 参数：准直输入光源 (-$5YKm  
B>1,I'/$.  
dDA8IW![S  
G2N0'R"  
4. 参数：SLM透射函数 w)|9iL8  
qRaPh:Q'  
{XIpHr  
5. 由理想系统到实际系统 8Ygf@*9L4  
%T$>E7]!  
b_`h2dUq  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 K&&T:'=/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 v)np.j0V7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 LCSvw  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]*P9=!x|M  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Pl=)eq YY  
hdWVvN  
~D@YLW1z(  
&Z>??|f  
+EjXoW7V  
应用示例详细内容 CK
HmJ
]=  
oUn+t
u:  
仿真&结果 LpY{<:y  
pq r_{  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Ej)7
[  
3\4e{3$  
 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)。 L+G0/G}O\  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ^;ZpK@Luk  
 为优化计算加入一个旋转平面 uDND o  
SW%}S*h  
c $r"q :\  
OIj.K@Kr  
2. 参数：双凸球面透镜 c*B< - l<5  
x%`YV):*  
:l"BNT[/  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 vE,^K6q0`  
 由于对称形状，前后焦距一致。 0^tY|(b3/M  
 参数是对应波长532nm。 eCR
^$z=c  
 透镜材料N-BK7。 =v^#MU{k?  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 `Y.~eE  
|pS]zD  
[K,P)V>K  
@5wc 3y  
kJl^,q
 

?\8  
3. 结果：双凸球面透镜 ,\iXZ5"R  
&k,DAx`rN;  
pTGGJ,  
 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?#T^{Quz~  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 C_>XtcU  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;^bfLSWm{  
;v\s7y  
IV!`~\@  
EPn!6W5^  
CR23$<FC  
4. 参数：优化球面透镜 c*7|>7C$i  
vu@.;-2E%  
f6K.F  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 /0qbRk i  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 sQA_6]`  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 )%S@l<%@?  
 透镜材料同样为N-BK7。 n_; s2,2r  
Nc(CGl:
 
q=->) &D%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 pl3ap(/  
vE^tdzAG  
JDR_k  
q\?p' i  
5. 结果：优化的球面透镜 J;Z2<x/H  
?ckV 2  
;AJQ2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 dq.U#Rhrx  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 17
?YN<  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 d/yF}%0QI  
~Z
/,o)  
I ?Dp*u*  
yIn$ApSGY  
6. 参数：非球面透镜 Le?g,c  
#0T/^ #  
@:Zk,  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 P#!
N  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 5C1EdQ4S0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 1UJrPM%  
aR6F%7gvz  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 F4G81^H  
H}kSXKO8!8  
8 5ET$YV  
8O]`3oa>  
4zS0kk;+  
7. 结果：非球面透镜 ciODTq?  
$2h%IK>#G  

]Ac}+?  
 生成期望的高帽光束形状。 RVV`  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 1b1Ab zN
 
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :sg}e  
lh'S_p8g  
<$e|'}>A  
?< b{  
@T\n@M]  
8. 总结 #}y8hzS$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 dWQs
C|  
:CE4< {V  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 a)ry}E =f  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 z4SJxL  
'+_>PBOc  
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。 gEj#>=s  
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