[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) LU+3{O5y  
应用示例简述 d]`CxI]  
1. 系统细节 ?J'Y&  
 光源 /xG*,YL/q  
— 高斯激光束 ~aw.(A?MI  
 组件 2;xIL]  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 S,D8F&bg  
— 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 BK*x] zG$  
 探测器 .\K_@M  
— 视觉感知的仿真 Twh!X*uQ  
— 高帽，转换效率，信噪比 )W|w C#  
 建模/设计 *RT>`,t/  
— 场追迹： gep;{G}
 
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 _t:$XJ`bTk  
9K/HO!z  
2. 系统说明 zFfoqb#*g  
agkA}O  
eD-#b|  
d[r#-h>dS  
3. 建模&设计结果 &9/O!3p)  
?m![Pg%  
不同真实傅里叶透镜的结果： z+x\(/  
:#2Bw]z&z  
-\+s#kE:  
CF&NFSti^  
4. 总结 YTAmgkF\4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 X(!Cfb8+5  
xrlmKSPa  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 =5aDM\L$&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >O1[:%Z1  
+ r!1<AAE$  
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。 Kfm5i Q  
@HT% n  
应用示例详细内容 0WT{,/>  
MRQ.`IoS  
系统参数 z MLK7+  
[N1hWcfvd  
1. 该应用实例的内容 mt9.x  
m_hN*v Py  
gHhh>FFAq  
_,q)hOI  
t c[n&X  
2. 仿真任务 r`%+M7  
 zG+R5:  
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。 &lR 6sb\  
;V^ 112|C  
3. 参数：准直输入光源
u?>B)PW  
Ny_lrfh)[  
{zQS$VhXr  
'iy*^A `Y  
4. 参数：SLM透射函数 whonDG4WP  
VQY&g;[d  
5pU2|B
k /  
5. 由理想系统到实际系统 G,TM-l_uw  
X_qf"|i  
[FK<96.nt  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ~jK{ ,$:=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 )=\#UE+W  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Y^36>1.:  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]DZE%  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 U;bK!&Z  
y+!+ D[x  
iY`%SmB  
 XEC(P  
;`l'2 z@N  
应用示例详细内容 VmCW6 G#M  
:]rJGgK#  
仿真&结果 '#LQN<"4  
iP@ZM=&wz  
1. VirtualLab中SLM的仿真 zR `EU,  
$|]" W=h  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 PN0VQ/..  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 V<D.sd<  
 为优化计算加入一个旋转平面 p>vn7;s2#  
!icT/5  
Kk(9O06j  
I6j$X6u  
2. 参数：双凸球面透镜 aaKN^fi&  
;=geHiQHA  
I<Ksi~*i  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Qd=^S^}(  
 由于对称形状，前后焦距一致。 6}4'E  
 参数是对应波长532nm。 ?9! Z<H  
 透镜材料N-BK7。
7a#4tqM#  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 53c0 E  
3l[McZ  
N+LL@[  
PlF87j (  
d}LRl"_n  
4 SHU  
3. 结果：双凸球面透镜 b3S.-W{p.  
Na$Is'F&p  
Q?8R[i  
 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。 &=<x#h-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 \\{J'j>{f  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 RletL)  
*?y+e  
F6o_b4l  
!lxTX  
tniDF>Rb  
4. 参数：优化球面透镜 xY+VyOUs  
YX=2jI  
=`*O1a  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 YoN*:jB<M  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 p/JL9@:'  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 cE`6uq7p  
 透镜材料同样为N-BK7。 %|^OOU}  
nl(
WJKq'  
)+6v  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :ml2.vP  
G P:FSprP  
89n:)|rWq  
h Ggx  
5. 结果：优化的球面透镜 K=C!b?  
eh4gQ^l  
,ldI2]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 !(n4|Wd  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 5Xl/L  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {K4+6p  
}tH[[4t
w,  
ZDD..j  
 vj51 g@  
6. 参数：非球面透镜 UA4J>1 i  
JJltPGT~Oa  
|J+(:{}~  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 n6*En7IVh  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 rC.eyq,105  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 4Ue_Y'LmM  
4Sm]>%F':  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 GK9/D|h4  
i `s|,"0o  
"S&@F/  
JCPUM*g8  
%&->%U|'  
7. 结果：非球面透镜 aM@z^<Ub  

^K7ic,{  
{&P
FXJ  
 生成期望的高帽光束形状。 wO:Sg=,  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 a@@M+9Q  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 o]ag"Q  
\S*$UE]uG  
-pU|hSW*b  
n:0}utU4  
Q~MC7-n>  
8. 总结 QJ F=UB  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 kdxz!  
nI/kw%<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 277ASCWLkU  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >6~k9>nDb<  
mCs#.%dU  
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。 V~T@6S  
DbZ0e5