[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) j<kW+Iio  
应用示例简述 nIg 88*6b,  
1. 系统细节 fPD.np}  
 光源 As46:<!2  
— 高斯激光束 eX#.Zt]  
 组件 `r SOt*<  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 rgIWM"  
— 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 gV.?Myy  
 探测器 6Pl|FIJF  
— 视觉感知的仿真 5{b;wLi$X2  
— 高帽，转换效率，信噪比 >Gpq{Ph[  
 建模/设计 zk{d*gN  
— 场追迹： ![B|Nxq}@  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ppz3"5  
kfnh1|D=aY  
2. 系统说明 _33b %  
\#%GVru!  
f\oW<2k]~  
5?$MZaT  
3. 建模&设计结果 n8Qv8  
)$TN%hV!  
不同真实傅里叶透镜的结果： Dazm8_x  
;w.la  
=.8n K y  
B<EqzP*#  
4. 总结 zn-=mk;W  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -OJ<Lf+"=  
*>W<n1r@]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .;7V]B1o  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 q!Ek EW\n  
7<WUjK|  
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。 ~RVlc;W  
$CMye; yL  
应用示例详细内容 ;7s^slVzF  
c#{|sR5  
系统参数 Ac U@H0  
ZS+m}.,whQ  
1. 该应用实例的内容 H8w[{'Mei  
}Ecv6&G  
$!wU[/k  
-crMO57/  
v`K%dBa  
2. 仿真任务 2gO@   
y%vAEQ2j=  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 !T<,fR+8X  
]8%E'd  
3. 参数：准直输入光源 n`Z}tQ%)o  
X[.%[G|oj}  
9 RDs`>v  
'sZGLgT;m  
4. 参数：SLM透射函数 Crc6wmp  
X% 05[N  
"=DQ {(L  
5. 由理想系统到实际系统 czIEkm  
XdA]);,  
e^N~)Nlj  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 :"# "{P  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 b * \ oQ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ~9o@
1TO:v  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 c&bhb[  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 hkl0
N%[  
J=Kv-@I>E  
<xeB9  
a^LckHPI>  
dCM&Yf}K  
应用示例详细内容 69$R.  
(pCHj'  
仿真&结果 =XQGg`8<LB  
EoutB Vm  
1. VirtualLab中SLM的仿真 3M?O(oO  
#akJhy@m$  
 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)。 G.O;[(3ab  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 1v:Ql\^cT  
 为优化计算加入一个旋转平面 TI8\qIW  
;5;>f)diS  
&i3SB
[|  
vKW!;U9~P  
2. 参数：双凸球面透镜 F^{31iU~CX  
b0'}BMJ  
4 ;_g9]  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 '%/=\Q`  
 由于对称形状，前后焦距一致。 3}V (8  
 参数是对应波长532nm。 #Ev}Gf+5Q  
 透镜材料N-BK7。 MzB.Vvsy%9  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 #@-dT
,t  
r{?qvl!q  
tH; 6Mp;f  
Hc8^w6S1@  
JtSwbdN  
+pSo(e(  
3. 结果：双凸球面透镜 yz0#0YG7  
%cDGs^lgA  
;\}dQsX  
 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。 E8PwA.  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 i{N?Y0YQs0  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 au19Q*r9  
`0%;Gz%}  
';\norx;  
=/j!S|P  
g:~q&b[q6  
4. 参数：优化球面透镜 c]1AM)xo  
!oi {8X@  
2V;{@k  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 e~*tQ4  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 NApy(e5%  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 7)}_'p  
 透镜材料同样为N-BK7。 vK/`or3U  
+MHIZI  
;uc3_J]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 O0rvr$.  
,Gbc4x  
kz}Bc
F  
s+_8U}R  
5. 结果：优化的球面透镜
/C'_-U?  
|Wck-+}U  
5`&@3 m9/  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 #F3'<(j  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 7gOu|t  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 @g`|ob]9  
,>qtnwvlHP  
*qL'WrB1  
dm_Pz\*  
6. 参数：非球面透镜 4W
2.K0Ca  
9MJ:]F5+  
*1-0s*T  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !S7?:MJ?p\  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 L~h:>I+pG  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 E0HE@pqr  
E}%Pwr  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3rZPVR$))  
r91i :  
fUis_?!  
Zw4%L?  
K&{ _s  
7. 结果：非球面透镜 $
L|+Z>x  
v5 p`=Z@%  
ldU ><xc2  
 生成期望的高帽光束形状。 3HR)H-@6@7  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 #~m^RoE  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 N&G(`]  
QA~F  
AK'3N1l`  
l{?9R.L  
t]v
v&vk>  
8. 总结 l| \ -d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 FncP,F$8   
j5n"LC+oz  
 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
!t:'x8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 FB,rQ9D  
:.BjJ2[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。 WSU/Z[\`H  
h<'tQGC