[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) p*Yx1er1  
应用示例简述
FYb]9MX  
1. 系统细节 (y1S*_D  
 光源 1&vR7z]*  
— 高斯激光束 Z,"YMUl'  
 组件 0k4XVd+Nv  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 +}Mm5^6*  
— 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 B?Rkz  
 探测器 B\qy:nr j  
— 视觉感知的仿真 nc1?c1s,f  
— 高帽，转换效率，信噪比 vsQvJDna~  
 建模/设计 jhBfy|Ftu  
— 场追迹： V#R; -C  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 OMd:#cWsQ  
"KSdC8MS  
2. 系统说明 lHHx D  
Sz]1`%_H/  
zU!d(ge.E  
:nfy=*M#  
3. 建模&设计结果 Zq H-]?)  
[xQ.qZ[h&  
不同真实傅里叶透镜的结果： }lCQ+s!  
C~'.
3Q6  
O1+yOef"k  
Xq"Es  
4. 总结 [57`V&c5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .[s6PzQy  
Dtyw]|L\H  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 T)Q_dF.N  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $ f||!g  
madbl0[y.  
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。 f zL5C2d  
x}=Q)|)]  
应用示例详细内容 " RIt  
}_H\75Iv  
系统参数 K@:Ab'(P^|  
_lRIS_^;eE  
1. 该应用实例的内容 M&sQnPFH  
&7\fj  
OYb:);o,iE  
1u(n[<WtT_  
I1s$\NZ~]  
2. 仿真任务  ?sR(  
zsR5"Vi=  
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。 i [Wxu M  
fN:FD`  
3. 参数：准直输入光源 _'^_9u G  
+8"P*z,  
-.L )\  
,DEcCHr,  
4. 参数：SLM透射函数 ULs'oT)K;  
OI3j!L2f  
YkFERIa076  
5. 由理想系统到实际系统 !DHfw-1K  
Lf%}\0:  
}([}A`@  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 /;!I.|j  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。
)h{+pK  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 s?4nR:ZC}  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 73SH[
f[g  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 @xBO[v  
+oHbAPs8  
#q-fRZ:P  
uyWw3>  
rfzzMV  
应用示例详细内容 2uV5hSHYe  
{+3g*s/HI  
仿真&结果 | h+vdE8  
EB6X Yr
 
1. VirtualLab中SLM的仿真 a`?Vc}&  
4X+I2CD  
 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)。 BN&}g}N  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Q("4R  
 为优化计算加入一个旋转平面 m`]d`%Ex  
8HHR  
Q}a(vlZ  
oTcf[<  
2. 参数：双凸球面透镜 V'UFc>{o  
k
Lpq{GUv:  
!4 lN[  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :VLYF$|  
 由于对称形状，前后焦距一致。 _+~&t9A!  
 参数是对应波长532nm。 )r)ZmS5O  
 透镜材料N-BK7。 0;`+e22  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ;18u02z^  
*/K]sQZa  
BQ70<m2D$  
wjgFe]  
y0/FyQs  
H0.A;`  
3. 结果：双凸球面透镜 /NobS'd  
#EB Rc4>,  
iun_z$I<+Z  
 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。 W"CG&.  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 iM6(bmc.  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 .~q>e*8AH  
ZvO1=* J,  
{Ve`VV5E  
#JXXq%4 @  
%T\2.vl  
4. 参数：优化球面透镜 F2EX7Crj  
,ei=w,
O  
8F's9c,  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 A4b+:MQ*OX  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 z^WY5~?  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Kxz|0l  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;cp||uO  
x~{W(;`!  

#uCfXJ-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 AR&l9R[{N  
bka%W@Y%  
OK47Q{.gh  
=A$
d)&  
5. 结果：优化的球面透镜 gkKNOus  
j#Lj<jX!xR  
nNnfcA&W  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &!M6{O=~  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 q(1hY"S"}b  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Y4
X`(\A  
fE3%$M[V7  
&n0Ag]$P  
c"t&,OU:  
6. 参数：非球面透镜 T1x67 b u  
sb?!U"v.'  
^),t=!;p  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 -9o7a_Z  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 h|lH`m^  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 L 7LUy$M-<  
*O)i)["  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [~`p~@\+  
I }8b]  
V-X Ty iv  
6BEDk!  
HnsLYY\  
7. 结果：非球面透镜 U%;E:|  
J6rWe  
CteNJBm  
 生成期望的高帽光束形状。 [8oX[oP  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 T\:*+W37  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ua_,c\iL  
"s(|pQh;  
(*V!V3E3#  
Ag8lI+ h  
av:%wJUl,$  
8. 总结 IMzt1l =7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3 +`,'Q9  
X;#Ni}af  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;z+}|>!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 : Cli8#  
Xf mN/j2  
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。 X gtn}7N.  
F"3'~6