[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) @7-D7  
应用示例简述 *0\k Z,#BJ  
1. 系统细节 $bFgsy*N2  
 光源 F^xaz^=`u  
— 高斯激光束 /k) NP  
 组件 zu<>"5}]  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 5!8-)J-H  
— 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 O"8P#Ed  
 探测器 ;M-,HK4=  
— 视觉感知的仿真 Bd

8hJA  
— 高帽，转换效率，信噪比 %_)b>C18y  
 建模/设计 _Qg{ ;  
— 场追迹： C[g&F0 6  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Xj(>.E{~H  
{o {#]fbO%  
2. 系统说明 'z~KTDX  
y+
= \z*9  
=O,e97  
-CwWs~!  
3. 建模&设计结果 tpE3|5dZF  
6kC)\uy  
不同真实傅里叶透镜的结果： sZT VM9<)  
7F~xq#Wi#  
f)WPOTEY  
4 #G3ew  
4. 总结 sE}sE=\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ${e -ffyy  
NXi,5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 H&9wSG`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IG>>j}  
+Z]y #=  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 I ;l`VtD  
6B /Jp  
应用示例详细内容 N4tc V\O  
}WoX9M; 1  
系统参数 =g1D;  
r!>es;R8  
1. 该应用实例的内容 =\*S'Ded  
7~:>WMv
9  
dfnX!C~6\  
eUYG96Jw  
- f+CyhR"*  
2. 仿真任务 @i;LZa  
p{
w}  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 ud5x$`  
5QNBB|X@  
3. 参数：准直输入光源 (Jm(}X]sh[  
zC[i <'h!T  
+HYN$>  
S`iM.;|`O  
4. 参数：SLM透射函数 Z5 w`-#  
65 NWX8f}  
m21QN9(i%  
5. 由理想系统到实际系统 l[:^TfB  
P^i6MZ?  
tPQ2kEW  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 N.kuE=X  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Z8N@e<!*~8  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 }x>}:"P;W  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Ey 0>L  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 MAl{66  
,!xz*o+#@  
# r2$ZCo3o  
YN$ndqOP  
jqV)V>M.  
应用示例详细内容 yN%3w0v  
ytuWT
,u  
仿真&结果 94S .9A  
o%y+Y;|?J  
1. VirtualLab中SLM的仿真 `<.
7?  
2y&_Z^kI?  
 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)。 nI((ki}v  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 R;5QD`  
 为优化计算加入一个旋转平面 mg/C Ux  
^d5gz0d  
]0at2  
&6=TtTp"9  
2. 参数：双凸球面透镜 X
Y&]T'A  
(Q*2dd>  
yHV^a0e7EH  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 /1s9;'I  
 由于对称形状，前后焦距一致。 $_%2D3-;D  
 参数是对应波长532nm。 eP-R""uPw  
 透镜材料N-BK7。 |:J*>"sq  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ~)oWSo5ll  
b7F3]W<`&  
4DG 9`5.  
G~Q*:m  
bqf]$}/8k  
4okHAv8;  
3. 结果：双凸球面透镜 I\F=s-VVY  
y&KoL\  
9OO0Ht4j  
 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。 ,Yiq$Z{qQ  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 #]N&6ngJ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 x0TnS#  
S|
z(  
`SSP53R(0  
MfZ}xu  
wnZ*k(  
4. 参数：优化球面透镜 ys~p(  
PG-cu$\??  
!$ J)  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 <7sF<KD  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 .yHHogbt  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 t6H2tP\AS  
 透镜材料同样为N-BK7。 lL(}dbT~N  
z?IY3]v*z<  
[W8iM7D  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ux/[d6To  
4u{E D(  

#7cf 8y  
4,R\3`b  
5. 结果：优化的球面透镜 :Z7"c`6L!~  
K_w0+oY a  
$HR(|{piZ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 zN729wK  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Hi4@!]  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 SjNwT[.nr7  
<|>:UGAR  
[K|>s(Sf*  
M%Kx{*aw&  
6. 参数：非球面透镜 G3^n_]Jb  
BR0p0%  
aGzdur  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 bju,p"J1-E  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 OB? 79l  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 "l2N_xX;  
yI)RGOV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 '=G<)z@k  
W
T
y8N  
xr7<(:d  
kosJ]q'U  
;]`NR  
7. 结果：非球面透镜 vng8{Mx90*  
AQBx k[  
b3HTCO-,fC  
 生成期望的高帽光束形状。 #.t$A9'  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 G4`sRaT.  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 YaE['a  
fN? Lz%z3  
0T{Y_IG  
;hJ/t/7  
kHIQ/\3?Q  
8. 总结 bU +eJU_%  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 MsiC!j.-  
2*
",{m  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 H fmMf^c  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 MH~qfH>K  
*]UEF_  
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。 1X:whS5S  
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