[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) <9>L^GgXA  
应用示例简述 t'Yd+FK
  
1. 系统细节 B>E4,"  
 光源 !jl^__ .DR  
— 高斯激光束 by9UwM=gp  
 组件 kVsX/~$  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ])y)]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 DA=LR  
 探测器 pqs!kSJV  
— 视觉感知的仿真 0*]0#2Z  
— 高帽，转换效率，信噪比 W:<2" &7  
 建模/设计 2Ax(q&`9  
— 场追迹： w$$pTk|&n  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 a?Fz&BE  
SLP$|E;  
2. 系统说明 Z]LP18m9kl  
" AvEo  
nZj&Ma7R  
3U?gw!M>  
3. 建模&设计结果 r9}(FL/)b  
b/.EA'/  
不同真实傅里叶透镜的结果： w@WtW8 p^  
-d!84_d9  
UBv#z&@[  
)5`^@zx  
4. 总结 clqFV   
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Dp*:oMATx0  
CA|W4f}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2|!js
t  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `Q+O#l?  
3J4OkwqD  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。  1^hG}#6_  
{nZP4jze  
应用示例详细内容 HRahBTd(z  
:[?7,/w  
系统参数 _JpTHpqu  
y1Br4K5C  
1. 该应用实例的内容 meB9:w[m  
F$v^S+Ch  
t:.X=/02  
QWm g#2'  
'u PI~l`g  
2. 仿真任务 fCb&$oRr!  
4nd)*0{f  
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。 h{]0 H'g  
pTQ7
woj}  
3. 参数：准直输入光源 !+hw8@A  
sAX4giaLD  
(Gzq 1+B  
?)qm=mebY  
4. 参数：SLM透射函数 bA"*^"^  
B&3@b  
.Pe^u%J6F  
5. 由理想系统到实际系统 'Um\m  
4GJx1O0Ol  
<aMihT)dd  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $KRpu<5i}  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 PVq y\i  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 $xcU*?=K  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 0a$hK9BH  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 sBN4:8  
XC[AJ!q`  
vO;:~  
Ip,0C8T`Q  
}N3Ur~
X\  
应用示例详细内容 UD'e%IVw  
}WNgK
w  
仿真&结果 /h!iLun7I  
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_t<J
l  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Ga"<qmLMc  
!\Q/~p'jS  
 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)。 b\"2O4K,)  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ?P2d 9b  
 为优化计算加入一个旋转平面 KDAZG+u+  
m,]h7xx  
f;W>:`'  
:e4[isI  
2. 参数：双凸球面透镜 `{@?O%UB  
])T_&%  
4[LzjC  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 !8%{(;(  
 由于对称形状，前后焦距一致。 7[7Sm^Tw  
 参数是对应波长532nm。 }15ooe%  
 透镜材料N-BK7。 ZsDn
`8  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ~ @s$  
jDM^e4U.l  
8!dA1]2;  
2fJ2o[v  
qg-?Z,EB  
5zII4ukn*  
3. 结果：双凸球面透镜 852Bh'u_  
gcs8Gl2  
N|WR^MQD  
 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。 BBm;QOBU  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 @GR|co  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 YR/rN,  
U7cGr\eUu  
c_bIadE{  
>/F,Z%!&q  
4#@zn 2l  
4. 参数：优化球面透镜 {-Y% wM8<i  
t[cZ|+^]  
jJCd2O]  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 DJhCe==$v  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 gnSb)!i>z  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 <P1sK/IZb  
 透镜材料同样为N-BK7。 G8oOFBQD  
U ()36  
sHulaX{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 as6YjE.Yy  
m-No 8)2yA  
"#mr?h_  
PYz^9Ud 6g  
5. 结果：优化的球面透镜 {__"Z<  
'|i<?]U  
7*r7Q'  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 YTpO4bX  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 J Covk1  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 }@:vq8%Q  
"+V.Yue`R  
pTlNJ!U>  
[MKL>\U  
6. 参数：非球面透镜 W[Ro)  
BHw/~Hd4  
@(:M?AO9S.  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 X4U$#uI{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 O=PyXOf  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 o4CgtqRs  
lclSzC9  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )xuvY3BPB?  
Pp[?E.]P  
ga~C?H,K  
.* xaI+:  
EnGVp<6R  
7. 结果：非球面透镜 'e;]\< 0z  
&i,xod6$  
W])<0R52  
 生成期望的高帽光束形状。 ("k.5$  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 J ;=~QYn[  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 V!F# ek:  
tTB,eR$  
ee.#Vhz  
2n]Br  
r9Wk7?w)  
8. 总结 .>0j<|~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 R(sPU>`MX  
? -PRS.=%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #%xzy@`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 wtCz%!OYB  
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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。 Pvq74?an`  
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