[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) )jQe K  
应用示例简述 /%@
RO^P  
1. 系统细节 2%No>w}/2  
 光源 JKu6+V jO  
— 高斯激光束 UY?]\4Om  
 组件 H2tpP~!G  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ]t!}D6p  
— 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 ?PU(<A+  
 探测器 aDJjVD  
— 视觉感知的仿真 Ok.DSOT  
— 高帽，转换效率，信噪比 ;V(}F!U\z  
 建模/设计 t1_y1!uQ  
— 场追迹： '_yk_[/  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +^% &8<  
gT\y&   
2. 系统说明 E9+O\"e9  
H_nOE(i<z  
y0y;1N'KK  
0 6v5/Xf  
3. 建模&设计结果 yl;$#aZB  
)T~ +>+t  
不同真实傅里叶透镜的结果： 22(]x}`  
6W#F Ss~  
!5 :1'$d]H  
4!b'%)  
4. 总结 HW%bx"r+4f  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HFCFEamBMP  
o9SfWErZ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 KV&_^xSoh|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [q|Q]O0  
g7q]Vj  
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。 |\L,r}1N  
q8yJW-GA   
应用示例详细内容 |Btx&'m  
~$
&r(9P  
系统参数 >71w #K  
(DaP~*c3cC  
1. 该应用实例的内容 FXwK9 %  
=+#R
yV  
0JWD] "  
OG$iZiuf  

IXk'?9  
2. 仿真任务 F$.s6Hh.  
Ku,A}5-6
 
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。 :zy'hu;  
uN^qfJ'@ >  
3. 参数：准直输入光源 ?ut juMdl  
G Z[5m[  
qk{UO <  
`pS)qx.a  
4. 参数：SLM透射函数 ^RDXX+  
Kpbber  
P\4o4MF@K  
5. 由理想系统到实际系统 R$,iDv.jI  
&7nfTc  
1OwkLy,P  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2Mi;}J1C{  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &!aLOx*3`  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 jWmB
UHCb  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 dM$G)9N)K  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 L6}x3  
'r <BaL  
f9bz:_;W_  
![C$H5  
=ZL}Av}  
应用示例详细内容 E|#R0n*  
@+vTGjHA  
仿真&结果 gQt@xNO  
P9chRy  
1. VirtualLab中SLM的仿真 @*{BX~f  
Xr;noV-X  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 bo/!u s#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 PP`n>v=n  
 为优化计算加入一个旋转平面 6M|%nBN$|  

F}4 0  
31;T$5v1  
uzA'D~)P  
2. 参数：双凸球面透镜 2g545r.  
QQ8W;x  
?
pY!sG  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =KD*+.'\/  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (6^k;j  
 参数是对应波长532nm。 -$ft `Ih  
 透镜材料N-BK7。 nx]b\A  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 F<WX\q  
',%&DA2  
<LZvh8  
*0zH5c  
e
)(|  
D/`E!6Fk=  
3. 结果：双凸球面透镜 '$
^ F.2  

:*nBo  
H)+kN'J  
 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。 )5OU!c  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 I]
$d,N!.  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3?(p;  
?{IvA:   
YTit=4|  
O{R5<"g  
RV(z>XM  
4. 参数：优化球面透镜 P9^h>sV  
}O{"qs#)  
Al]9/ML/m  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 21j+c{O  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 uK5Px!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 pwC/&bu  
 透镜材料同样为N-BK7。 Xlw=R2`)~  
va;w
Q~&  
ufPQ~,.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Tq8r SZi  
?O?~|nI  
z\5Nni/~6D  
zl?N1>KS  
5. 结果：优化的球面透镜 ]f~YeOB@  
N8vl< Mq  
,oe{@z{*@  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Oc`fQqYy  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 _F EF+
I  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 xwH`alu  
uNg.y$>CX  

]H[\~J  
-9"Ls?Cu  
6. 参数：非球面透镜 i=+6R  
.zt]R@@6  
KA#-X2U/  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 <|iU+.j\  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <i|+p1t  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 w%\;|y4+  
KRe=n3 1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 OHo0W)XUU  
CcTJCuOS  
|O?Aj1g[c?  
]FBfh.#X@  
5 S&>9l  
7. 结果：非球面透镜 'c D"ZVm1  
1<"kN^  
(~oPr+d  
 生成期望的高帽光束形状。 IuF-bxA  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 IM/\t!*7  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 )%7A. UO)  
\^cn}db)  
0*/~9n-Vl  
RYNzTA  
5sE}B8 mF  
8. 总结 /'(P{O>{j  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?`>yl4  
C*!_. <b  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Yt^+31/%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 E \
RU[  
KI{u:Lbi  
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。 Jd;1dYkH:  
LzfLCGA^