[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) mT@8(  
应用示例简述 p<w2e  
1. 系统细节 p_x@FA(  
 光源 DM3W99PWA  
— 高斯激光束 T(UPWsj  
 组件 U8+5{,$\.  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 =BN_Kvza^6  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 Sl,\<a  
 探测器 L1FTh  
— 视觉感知的仿真 dX4"o?KD>  
— 高帽，转换效率，信噪比 ^h}xFiAV#  
 建模/设计 Fc{X$hh<  
— 场追迹： MC
BZq\c  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {s8v0~  
<6_RWtU  
2. 系统说明  F'!pM(+  
EZ6\pyNB0#  
K+=cNC4B  
owz6j:  
3. 建模&设计结果 t u)kWDk  
~(( '1+  
不同真实傅里叶透镜的结果： g%P6f  
z+RA  
O$=[m9
V  
X,)`< >=O  
4. 总结 ^EK]z8;|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [8F1rZ&  
{tq.c9+!d  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >5rb4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 EDMuQu/D8  
#GTR}|Aga  
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。 6Qo YX] .  
Y[=X b  
应用示例详细内容 : MfY8P)  
op\'T;xIu  
系统参数 ~N<zv({lG  
,4O|{Iu#n  
1. 该应用实例的内容 !
p&[:+qN  
LHQ$0LVt>T  
KaEL*  
v}vwk8  
U3R;'80 f  
2. 仿真任务 M0
+xl+
c+  
,".1![b  
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。 }@Ap_xW  
4=BIYC"Lu  
3. 参数：准直输入光源 ""0
cw  
k}MmgaT:5]  
ZDQc_{e{  
8dgi"/[3  
4. 参数：SLM透射函数 0Nvk|uI V[  
]Alv5?E60  
ku8C#%.m3  
5. 由理想系统到实际系统 9L2]PU v  
}:04bIaV  
G1RUu-~+  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 hH&A1vUv  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 /6K9? /  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 6cO36  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 M<nKk#!+h  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 0Yzm\"Ggv  
 ;r
H<  
F'~\
!dNL  
$(3mpQAg  
<8 $fo  
应用示例详细内容 z CS.P.$  
#N?VbDK9_  
仿真&结果 xF/u('A  
<5 ?  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ~Av
B5  
{IB}g:  
 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)。 yi29+T7j4S  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 {*BZ;Xh\8  
 为优化计算加入一个旋转平面 !_yWe  
|~+i=y  
3qlY=5Y  
IonphTcU!  
2. 参数：双凸球面透镜 ,8tk]W[C  
j[ fE^&  
Iez`g<r  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 4X}.aZO&b  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ~K7$ZM  
 参数是对应波长532nm。 V_x8 Q+~?  
 透镜材料N-BK7。 ;4%Co)Rw  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 H;1_"  
`X8wnD  
pO_$8=G+  
J,W<vrKOcN  
z^FJ  
)/p=ZH0[  
3. 结果：双凸球面透镜 ITt*TuS2c  
d,5,OJY2f  
at 
)m*  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 PwC9@c%c  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 )8Q;u8jm1  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 x+Ws lN2a  
Qo5yfdR  
+~7x+6E  
+$;#bw)yH  
,6EFJVu \  
4. 参数：优化球面透镜 Q2)CbHSz  
6)h~9iK  
qlNB\~HCe  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 

>7$h  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 L!c.1Rf_  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 W6A-/;S\
 
 透镜材料同样为N-BK7。 Gf->N `N  
0^25uAD=  
hWz/PK,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 JYK
4/gJ  
~p!=w#/  
d%~OEq1i"  
O'~>AC5
{  
5. 结果：优化的球面透镜 03?7kAI  
W}iDT?Qi  
7%sx["%@  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 o]<@E uG  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ;uhpo  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 sDZ<XA  
NtDxwzj  
KX^!t3l6  
cl{kCSZo.z  
6. 参数：非球面透镜 k+
+
"  
f5`q9w_c  
#ULzh&yO  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 <"z9(t(V\%  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 }I"k=>Ycns  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Da)H/3ii  
6 9s%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 p;<aZ&@O  
VD90JU]X<  
(o2.*x  
\^3cN
w  
!E~czC\p6  
7. 结果：非球面透镜 87-z=>IU  
Q-}cB  
u|sdQ  
 生成期望的高帽光束形状。 HXP/2&|JY  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 /ptG  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 (r-8*)Qh8  
vVFT0_  
rebWXz7  
bcUa'ZfN<  
fD#!0^  
8. 总结 ,aU8. J_U  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 bE%*ZB  
/_V4gwb}|-  
 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~`f0  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 h%ba!  
R,8460e7  
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。 X_(n  
tKC
X0UZ'