[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) kSEA  
应用示例简述 1Q FsT  
1. 系统细节 2~hdJ/  
 光源 `^{G`es  
— 高斯激光束 Z?xaXFm_  
 组件 } 'xGip@W  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 5P<1I7d  
— 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 l-W)?d  
 探测器 ZiY2N*,VO  
— 视觉感知的仿真 ^PFiO 12  
— 高帽，转换效率，信噪比 M:OZW
YQ  
 建模/设计 i7T#WfF  
— 场追迹： )|v du  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 3(J>aQZuI  
z =H?@z  
2. 系统说明 S+KKGi_e  
bE% Hm!  
4w%hvJ  
X~m57bj  
3. 建模&设计结果 W20- oZ8  
"UD)3_R  
不同真实傅里叶透镜的结果： Y<POdbg  
P\WHM
(  
gYbvCs8O!  
,B;mG]_  
4. 总结 @>U9CL"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Eyf17  
bny@AP(CY+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Bi fI.2|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 JfJ
ln[  
exSwx-zxI  
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。 o"RE4s\G~r  
d
k]  
应用示例详细内容 ! weYOOu  
;;UsHhbhI  
系统参数 6
T~+vT  
P[H`]q|  
1. 该应用实例的内容 W!8$:Ih_Z  
n3J,`1*ct  
;w%g*S  
NY?iuWa*g  
YVRE9  
2. 仿真任务 "o;%em*Bc  
"e\73?P  
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。 >@4Ds"Ye"O  
Brg0:5H   
3. 参数：准直输入光源 < :eKXH2  
8_>:0(y  
|'i ?o  
ocW`sE?EED  
4. 参数：SLM透射函数 7m8:odeF  
L}8 }Pns?&  
G@ybx[_[@  
5. 由理想系统到实际系统 \iEJ9V  
)`5-rm~*  
BI#(L={5  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 &e[Lb:Uk)  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 w\t  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 35-FD{  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]6=opvm  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 uTbMp~cYB  
$\4Or  
~c1~)QzZ  
:i
?c  
F+xMXBD@>*  
应用示例详细内容 \<%FZT_4~  
8v;T_VN  
仿真&结果 f}FJR6VO  
|@-y+vbA*  
1. VirtualLab中SLM的仿真 gJOswN;([  
Yic'p0< ?V  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ";0-9*I  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 g=v[@{9Pw  
 为优化计算加入一个旋转平面 /s:akLBaD  
9qZ|=r]y'  
QQ,w:OjA0  
8{Svax(  
2. 参数：双凸球面透镜 tK <)A)  
S 1Ji\  
 93`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~0.@1zEXj  
 由于对称形状，前后焦距一致。 -H_7GVSnl  
 参数是对应波长532nm。 +n`^W(  
 透镜材料N-BK7。 p:U{3uN 62  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 uoBPi[nK  
s3T6"%S`  
QaEXk5>e  
1hp@.Fv  
/%N~$ &wW  
%^E>~  
3. 结果：双凸球面透镜 U(qM( E  
}@A~a`9g  
Ix5yQgnB}j  
 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。 Un[#zh<4  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 &l|B>{4v  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 C{S6Ri  
Z=sAR(n}~  
mKq9mA"(E  
I`KN8ll  
e
S Fmx  
4. 参数：优化球面透镜 Bp6Evi  
vqxTf)ys  
\J\1i=a-=  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 QnOa?0HL/  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 khu,P[3>  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Qg oXOVo6  
 透镜材料同样为N-BK7。 "ChBcxvxb:  
QU4'x4YS  
wy&*6>.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;[zx'e?!  
J<zg 'Jk^  
a+BA~|u^  
$fvUb_n  
5. 结果：优化的球面透镜 )DLK<10  
da^9Fb  
{S&&X&A`v  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 I5"=b}V5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >) :d38M  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ?x/L"h&Kp  
|)_<JAN  
#5I "M WA  
,^,J[F  
6. 参数：非球面透镜 XZT( :(  
(jyJ-qe  
dCyQCA[  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %`\
{Nxk  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Zj^H3h  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Tuy*Df  
J)[(4R>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 K^vMIoh  
*ZEs5`x  
.lnD]Q  
y|mR'{$I  
JZ7-? o  
7. 结果：非球面透镜 %qv7;E2C  
)G|UB8]  
ljCgIfZ_4  
 生成期望的高帽光束形状。 0nuFWV  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 jHZ<Gc  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 8YJ({ Ou_  
i xyjl[G  
Dx%fW`  
GgYomR:  
g<-cHF  
8. 总结 3IxT2@H)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (TQXG^n$gY  
sOW|TN>y\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1$W!<:uh  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ro{MDs  
HTG;'$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。 M@3H]t?  
StVv"YY