[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) s"mFt{Y  
应用示例简述 }OKL z.5  
1. 系统细节 '"O&J}s;  
 光源 F?*k}]Gi  
— 高斯激光束 =:K@zlO:  
 组件 N=fz/CD)I  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 uCUu!Vfeg  
— 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 .j 'wQ+_  
 探测器 X\A]"su  
— 视觉感知的仿真 JieU9lA^&B  
— 高帽，转换效率，信噪比 b~wKF0vq  
 建模/设计 i.@*tIK  
— 场追迹： h%b
hrkD  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Cg6;I.K  
qpgU8f  
2. 系统说明 >ZCo 8aK  
Z`xyb>$  
&c^7O#j  
u~Lu<3v  
3. 建模&设计结果 S:97B\u`  
$%}>zqD1  
不同真实傅里叶透镜的结果： q
6)N*?  
NhlJ3/J j  
x-~-nn\O  
D0M!"c>\  
4. 总结 02M7gBS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5Fe-=BX(  
`QLowna  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 vl~%o@*_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q
v!rUiXq  
|0w~P s  
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。 u[[/w&UV.,  
h#R&=t1,^  
应用示例详细内容 PJwEA  
#_p  
系统参数 $~o3}&az  
Lw*1 .~  
1. 该应用实例的内容 +3?`M<L0  
:|($,3*  
p2a?9R  
cUM_ncYOP  
rG5i-'  
2. 仿真任务 Ph"iX'J  
Ltg-w\?]

 
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。 G;9|%yvd8  
yTj p-  
3. 参数：准直输入光源 e5qvyUJM  
5:_~mlfi  
3DI^y`av  
g\j>qUjs%Q  
4. 参数：SLM透射函数 Ctj8tK
$D  
<[FS%2,0mb  
*vXDuhQ  
5. 由理想系统到实际系统 p}r yKW\cJ  
XWf7"]%SX  
0O^r.&{j>  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 yI *M[0  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 clC~2:  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 F]P
ul|.l  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 A'b<?)Y7_  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 3liq9P_  
~CulFxu  
B~BUWWMfp  
:(RL8  
6|i`@|#  
应用示例详细内容 ?^eJ:  
iF+S%aPd#  
仿真&结果 FqL`Kt  
myffYK,  
1. VirtualLab中SLM的仿真 &F9OZMK=  
)*+u\x_Hx  
 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)。 =cknE=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 mnQal>0~  
 为优化计算加入一个旋转平面 ?
<g|.HY/  
EqYz,%I%  
f};!m=b  
Y9/{0TArG  
2. 参数：双凸球面透镜 *di&%&f  
KgL<}=S  
%oMWcgsdJi  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 +6wx58.B&  
 由于对称形状，前后焦距一致。 =nw,*q +  
 参数是对应波长532nm。 u;QH8LK  
 透镜材料N-BK7。 <)=3XEcb  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 WNl&v]   
aKaR  

'[ @F%  
[`cdlx?Eh  
K%kXS  
m`[oT\  
3. 结果：双凸球面透镜 `\nON  
^7J~W'hI  
k{zs578h2  
 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。 qAnA=/k`  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 #IH<HL)t%e  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 (ej:_w1  
d%S=$}o  
z%++\.g_  
s0_-1VU  
^mS.HT=X  
4. 参数：优化球面透镜 M9g~lKs'  
>Iu]T{QNO  
o",f(v&u%  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 myEGibhK  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 &Bj,.dD/a  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ppPG+[cz  
 透镜材料同样为N-BK7。 Xp<A@2wt?  
hP,b-R9\  
^aGZJiyJ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 byEvc[/>Ys  
a3b2nAIl  
/5L'9e  
x&Q+|b%  
5. 结果：优化的球面透镜 4r68`<mn[  
x*5 Ch~<k  
^.ZSpc}<  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 "#_)G7W+e  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 94Kuy@0:+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .5jnKU8NF  
OpWC2t)  
(=S"Kvb~#  
b
#?ai3E  
6. 参数：非球面透镜 $gj+v+%N  
<M5{.`o  
c4!c_a2pS  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 mq|A8>g  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,yB?~  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 v^y}lT  
zN?$Sxttx  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i?1js! 8  
SdjUhR+o  
Fy4<  
pXpLL
_  
twYB=68  
7. 结果：非球面透镜 al3BWRq'f  
(R;) 9I\  
zR3lX}g  
 生成期望的高帽光束形状。 4U LJtM3  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 t5X G^3X@  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 vy2*BTU?  
$DABR  
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0x3 h8fs  
@&i#S}%/  
8. 总结 {|7OmslC@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :uU]rBMo  
m<,y-bQ*(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &2P:A  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 u@:=qd=\  
"2vNkO##  
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。 )DklOE
O  
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