[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) RbB y8ZVM  
应用示例简述 4oW6&1  
1. 系统细节 {2wfv2hQ  
 光源 ^Wb|Pl  
— 高斯激光束 v+XB$j^H  
 组件 dIk/vg  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 dXr=&@1  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 zK.%tx}+=k  
 探测器 3S4'x4*  
— 视觉感知的仿真 ^M?O  
— 高帽，转换效率，信噪比 !ceT>i90h  
 建模/设计 LASR*  
— 场追迹： cHN eiOF  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 E}eu]2=nU}  
g+>$_s  
2. 系统说明 3^p<Wx  
L"|4 v  
9MfBsp}c  
&"!s+_  
3. 建模&设计结果 7/*Q?ic  
vbT"}+^Sh  
不同真实傅里叶透镜的结果： |+Gv)Rvp  
xj6ht/qq  
G#{ Xd6L  
f-6hcd@Ca  
4. 总结 E-Z6qZ^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 i=b<Mz7|  
z'cVq}vl  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 VQSwRL3B=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2c?-_OCy;  
tbz?th\#  
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。 O
cR6\t'  
EOqvu=$6  
应用示例详细内容 bb<qnB  
&YMz3ugI  
系统参数 z?o16o-:  
aH@Ux?-}  
1. 该应用实例的内容 TR2X' `:O  
"#7~}ZB  
zY?GO"U"  
Jpi\n- d!  
#H]cb#  
2. 仿真任务 A2Je*Gz  
Y@)iPK@z  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 osKM3}Sb  
[S{KGe:g  
3. 参数：准直输入光源 C@!C='b,  
US8pT|/  
34Q;& z\e  
K$>C*?R  
4. 参数：SLM透射函数 N>,`l  
V6)e Jy  
u=a5Z4N'  
5. 由理想系统到实际系统 Af8&PhyrU  
{(mT,}`4  
bs-O3w  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 0bY}<x(;  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 HsA4NRF'7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 F8e]sa$K\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 \0&7^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 'FB?#C%U  
-{z.8p}IW  
#$h~QBg  
VCOz?Y*  
S}=d74(/n  
应用示例详细内容 N[$bP)h7  
b"U{@  
仿真&结果 _g+^jR4  
)vH6N_  
1. VirtualLab中SLM的仿真 r>fx55dw  
<~:Lp:6 J  
 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)。 r:h\{DVf  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 9qIdwDRY  
 为优化计算加入一个旋转平面 <DG=qP6O  
2qEm,x'S  
N?!]^jI,  
d-%!.,F#W  
2. 参数：双凸球面透镜 J}?F4  
#R_IF&7  
HWe?vz$4"  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ka_]s:>+  
 由于对称形状，前后焦距一致。 <gU^#gsGra  
 参数是对应波长532nm。 Jv  
 透镜材料N-BK7。 -phwzR\(t  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "#uXpCuw  
HCP'V  
xE/r:D#  
b&k !DeE  
7CfHL;+m<4  
%T:~N<8)  
3. 结果：双凸球面透镜 x!CCSM;q  
fVCpG~&t  
QdaYP  
 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。 ya7/&Z )0  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 fp^!?u  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 )bc0 t]Fs  
wOH$S=Ba5,  
8BnI0l=\  
xL,;(F\^  
j6wdqa9!~  
4. 参数：优化球面透镜 UEeD Nl$^u  
O][R"5d  
?+Sjt  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 qaK9E@l  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 2/.Euf   
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 %{$iN|%J%$  
 透镜材料同样为N-BK7。 ~m~<xtoc  
b/N+X}VMN  
T/NeoU3 p  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8,0p14I5;  
^6=y4t=%F  
*QAcp` ;*  
=5bef8O  
5. 结果：优化的球面透镜 {"<D$*K~  
W79wz\a  
hr9[$4'H  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Ii"h:GY;\  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 d_CY=DHF%`  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 [[(29|`]  
Bny3j~*U  
2y6 e]D  
0pT?qsM2  
6. 参数：非球面透镜 a6AD`| U8  
^O_E T$  
%5|awWo_?  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 >sW9n[  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 $[5S M>e]  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 [R$iX  
aw z(W>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #.|efdsG  
\A@Mlpe&t  
};5d>#NK,Y  
+Tnn'^4  
.t\#>Fe  
7. 结果：非球面透镜 GAK!qLy9  
sTx23RJ9  
L;d(|7BVv  
 生成期望的高帽光束形状。 kWVaHZr  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 .!yXto:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ]"Y? ZS;H  
*3;H6   
^
m^4LDt  
kk6Af\NZ  
r+6=b"  
8. 总结 @edx]H1~^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <Sm@ !yx  
DEj6 ky  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 J&mZsa
)4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 DbRq,T  
{OA
2';3  
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。 C"`,?K(U  
pY75S5h: