[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) A34O(fE  
应用示例简述 pD!j#suMA  
1. 系统细节 ;jJ4H+8  
 光源 0 ;].q*|#  
— 高斯激光束 h1)ny1;  
 组件 au]W*;x  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 azzG  
— 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 ma xpR>7`j  
 探测器 5IA
3\G}+  
— 视觉感知的仿真 1gnLKfc  
— 高帽，转换效率，信噪比 kRr/x-"  
 建模/设计 =te4p@
 
— 场追迹： IR{XL\WF  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 bk1.H@8  
= c1>ja  
2. 系统说明 5|7<ZL3  
K^h9\<w  
njaKU?6%d2  
XSCcumde!  
3. 建模&设计结果 ^ZIs
>.'  
:*/g~y(fE  
不同真实傅里叶透镜的结果： .mNw^>:cq  
liqVfB%  
)W6l/  
0e07pF/!  
4. 总结 `t\\O  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~xv3R  
Ct^=j@g  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }]M'f:%b  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )w5!'W4Z8  
G^cMY$?99  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ]0O3kiVQ  
!xBJJ/K+|  
应用示例详细内容 1JJ1!& >  
#?`S+YN!q)  
系统参数 u9(42jj[$U  
*7=`]w5k1  
1. 该应用实例的内容 N`{6<Z0  
UCup {pDp  
/MMnW$)  
?p/}eRgi  
cv1PiIl  
2. 仿真任务 ;at1|E*  
vRn]u57O  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 >j7]gi(  
7z$bCO L=S  
3. 参数：准直输入光源 acar-11_o/  
?bu=QV@  
L7nG5i  
GIT"J}b}  
4. 参数：SLM透射函数 cW_l|  
(74y2U6  
GY %$7
  
5. 由理想系统到实际系统 :>0,MO.^~K  
jse!EtB:  
=y(*?TZH  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 l^KCsea#  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 BJ\81 R  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 `>b,'u6F  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 SSbx[<E3  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 "'GhE+>Z  
@y'ZM  
I}f7|hYX  
,t;US.s([.  
*0?@/2&  
应用示例详细内容 /2hRLyeAZ  
j:>0XP  
仿真&结果 QoZZXCU  
:>o0zG[;f  
1. VirtualLab中SLM的仿真 p@Cas  
!! )W`  
 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)。 @H3x51PT(m  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2`%a[t@M.  
 为优化计算加入一个旋转平面 =9`UcTSi6p  
yGSZ;BDW:K  
gHkHAOe/  
(+cZP&o  
2. 参数：双凸球面透镜 pq\N2d  
D%LYQ  
wr=KAsH<  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 wf1p/bpf  
 由于对称形状，前后焦距一致。 w El-  
 参数是对应波长532nm。 +A^|aQ  
 透镜材料N-BK7。 {IvA 5^  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 F|R7hqf  
cH4PrMm&  
uFb 9Ic]`  
U 8p %MFD  
]h&1|j1  
jN'h/\  
3. 结果：双凸球面透镜 Bd)Cijr  
Lfdg5D5.P  
;"ESN)*|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。 km][QEX
s%  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 tJn"$A^N  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 u<N`;s  
2"6qg>]-t  
LH=^3Gw  
C^;8M
'8z0  
w)RedJnf  
4. 参数：优化球面透镜 ;UUgqX#  
HRjbGc|[  
A+frKoi  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 HB$?}V  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 A>e-eD xi  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 
~:U`^wtQ  
 透镜材料同样为N-BK7。 CY{!BV'  
VCiq'LOR,<  
.T ,HtHe  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 vD:J!|hs(  
:g' '
GqGZ  
*RVCz|0%w  
Lj#xZ!mQS  
5. 结果：优化的球面透镜 nCp_RJu  
$pAVTz  
5 r_Z3/%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }{=}^c"t'  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ($/l_F  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 S w%6-  
NWPT89@l  
aPK:k$.  
U{bv|vF  
6. 参数：非球面透镜 +kEM%z  
~m,~;  
S@S4<R1{\  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 'W4v>0
 
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _KkaseR  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 5/i/. 0?n  
T0"nzukd  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v_pe=LC{-e  
/]j
{P4  
)?{!7/H F@  
8 l)K3;q_  
<uJ {>~  
7. 结果：非球面透镜 e
yp_.1C~  
$d])>4eQ  
`GY3H3B  
 生成期望的高帽光束形状。 XTk :lzFH  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0*tnJB  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 |4P8N{ L>O  
$'_Q@ZBq  
n'{jc6&|  
(|o@  
8-7Ml3G*  
8. 总结 j6~`C ?(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4F0w+wJD  
UR=s=G|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ';8 ,RTe  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 W94u7a  
+;,J0,Yn  
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。 eq8faC5  
bma.RCyY<