[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) N3}jLl/  
应用示例简述 9F^rXY.  
1. 系统细节 e+=P)Zp/  
 光源 ^|0>&sTHOH  
— 高斯激光束 G`" 9/
FI7  
 组件 '-[~I>o%  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 79JU  
— 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 rF8nz:8  
 探测器 0ynvn9@t  
— 视觉感知的仿真 V K)%Us-  
— 高帽，转换效率，信噪比 k^Q>  
 建模/设计 R|
h(SXa  
— 场追迹： /Sag_[i  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 h (1 }g/  
1SYBq,[])  
2. 系统说明 L&2 Zn{#`  
2PSt*(  
a9CK4Kg  
(ug^2WG Yq  
3. 建模&设计结果 8P#jC$<  
atA:v3"  
不同真实傅里叶透镜的结果： Q7-d]xJ^  
Z-D4~
?Tv  
#I(Ho:b  
xYGB{g]  
4. 总结 L93KsI  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
^5yFb=2  
4pfv?!Oj  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6-\g
hPo  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /Ky xOb)  
|tkhsQ-;  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 7sci&!.2`  
jg_##Oha  
应用示例详细内容 `Ko6;s#  
*Bgk3(n)  
系统参数 %wYGI  
k5%:L2FO  
1. 该应用实例的内容 *75?%l  
e+t2F |xDh  
4x'N#m{p  
1|c\^;cTkt  
~A5MzrvIO2  
2. 仿真任务 rprtp5Cg  
`T]1u4^E  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 rg^  
0DFxVH_xN  
3. 参数：准直输入光源 E4nj*Lp~+  
85Hb~|0  
F
B-_a  
i"{ \ >  
4. 参数：SLM透射函数 'L"dM9#>  
smM*HDK  
b:,S  
5. 由理想系统到实际系统 ]ctlK'.  
:$`"M#vMX  
Y GZX}-  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 W\tSXM-Hg  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 _FET$$>z N  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ;&N;6V"}  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _Co*"hl>2  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 `zjEs8`'  
R0n#FL^E  
BihXYux*  
HW)4#nLhh  
%b H1We  
应用示例详细内容 MMpGI^x!-X  
yX:*TK4  
仿真&结果 Fnnk}I}  
pL{h1^O}  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ]&')#YO  
eN/o}<(e  
 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)。 ~ cKmf]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 1?6;Oc^  
 为优化计算加入一个旋转平面 SYPG.O?I  
z]NzLz9VfL  
^b{w\HZ  
Qg\OJmv  
2. 参数：双凸球面透镜 a|*{BlY  
)>]~Y  
ZR~ *Yofy  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 wgK:^DP  
 由于对称形状，前后焦距一致。 C>d_a;pX  
 参数是对应波长532nm。 5AWIk,[  
 透镜材料N-BK7。 :<   
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 M>pcG.6V  
V Q6&7@ c  
3
aL8 gE  
Fu*~{n  
.kl _F7  
DA5kox&cU  
3. 结果：双凸球面透镜 jXBAo  
#|\NG  
H5f>Q0jq  
 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。 kvzGI>H:  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 %"2;i@  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ?N 6'*2{NT  
(RP"VEVR  
q;dg,Om  
|fx*F}1  
}{J5)\s9  
4. 参数：优化球面透镜 yw|O,V<4N  
<<zYF.9L]  
u? a*bW  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 pXfg{2  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 .^<4]  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 9oly=&lJ  
 透镜材料同样为N-BK7。 }1ABrbc  
vZHm'  
`u%`Nj  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [ 7W@/qqv  
,k*g`OTW  
""GeO%J8  
}uJH!@j  
5. 结果：优化的球面透镜 l-Hp^|3Wq  
oUMY?[Wp  
JG%y_ Qy?K  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 lKo07s
6u  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 wf4?{H
  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 }B=`nbgIG7  
sLGut7@Sg  
uyt]\zVT  
50:gk*hy  
6. 参数：非球面透镜 3cuVyf<v  
[FHSFr E,5  
~_SoP  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ,J|8P{ZO  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _lrCf  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 kW"6Gc&HUN  
}<y-`WB  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 teO%w9ByY  
}g1V6`8&  
Ww9%6 #it  
`G
sFvxz  
(Ev/R%Z  
7. 结果：非球面透镜 J?d&+mt  
6I0
G.N  
*.X!AJ;M=O  
 生成期望的高帽光束形状。 Zi&qa+F  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 *~~&*&+  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 r=Up-(j  
M_wqb'=  
dg9 DBn#  
]?n)!u  
_^+z2m+~N  
8. 总结 {\!_S+}{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }bQqln)#  
XG]ltSOy  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 AV"fOK;#A  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tDF=Iqu)a  

DYS|"tSk  
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。 Bvke@|]kW  
yi7m!+D3