[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) \|PiQy*_?  
应用示例简述 Zxebv#4  
1. 系统细节 L!}!k N:?  
 光源 \c_g9Iqa  
— 高斯激光束 =pL$*`]?  
 组件 p6DI7<C<H  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 \s=r[0tj!  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 *C_A(n5"V  
 探测器 S;~eI8gQ"  
— 视觉感知的仿真 WVP?Ie8  
— 高帽，转换效率，信噪比 f_~T  
 建模/设计 kckRHbeU  
— 场追迹： (\6E.Z#  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 JwG(WLb:  
lC5zqyG  
2. 系统说明 Z(MZbzY7Hq  
R"cQyG4  
zluq2r  
9UM)"I&k  
3. 建模&设计结果 *zdD4I=  
OyO<A3  
不同真实傅里叶透镜的结果： X!KX
4H  
9D3W_eIc  
[jgVN w""D  
|"*P`C=  
4. 总结  2E*=EjGV  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "6U0 !.ro@  
um9&f~M  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 E@ea?Sx  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Gu$/rb?  
-d,D!  
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。 bxE~tsM"@Y  
t0e6iof^o  
应用示例详细内容 aO{@.  
?`RlY
u  
系统参数 [n"eD4)K|  
"51/,D  
1. 该应用实例的内容 A@?0(  
Uh/=HNR  
@`[e1KQ  
[RBSUOF  
&eMd^l}:#  
2. 仿真任务 i!YfR]"}  
I~l qg  
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。 ?dJd7+A  
OU{c|O  
3. 参数：准直输入光源 -r*|N.5c  
"](Q2  
U$2
Em0HO}  
5(<O?#P  
4. 参数：SLM透射函数 "L.k m  
C@a I*+@-"  
x-i,v"8  
5. 由理想系统到实际系统 Sh#N5kgD  
zY/Oh9`=v  
#M!u';bZ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 jU-LT8y:  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 d>[i*u,]/  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 3P!OP{`  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 db
99S
 
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 A.b^?k%I  
!SuflGx,q  
k[*9b:~  
dOv\]  
zU1D@  
应用示例详细内容 7 7bwYKIn  
J* !_O#  
仿真&结果 -W!M:8  
Sfe[z=7S  
1. VirtualLab中SLM的仿真 pj_W^,*/  
"6C a{n1hk  
 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)。 
#~p;s>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 +mjwX?yF  
 为优化计算加入一个旋转平面 PxYK)n9&  
B-g-T>8  
g7323m1=  
(A=PDjP!  
2. 参数：双凸球面透镜 C9+rrc@4  
zuNm!$  
~Bl,_?CBr  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 cq>J]35  
 由于对称形状，前后焦距一致。 q25p3  
 参数是对应波长532nm。 ,q%X`F rc  
 透镜材料N-BK7。 ;40Z/#FI  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 zwUC L  
d"5_x]Z;  
Q>Ct]JW&  
dWzf C@]  
0`zdj  
<e#v9=}DI  
3. 结果：双凸球面透镜 Q=! lbW  
sDs.da#*2  
,7:GLkj  
 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。 i;pg9Vw  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 F4~OsgZ'N  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Pz*BuL<  
Yt*NIwWr  
41/civX>V  
V=fu[#<@Ig  
E uO:}[  
4. 参数：优化球面透镜 ^XeJZkLEB  
{8mJ<b>VA  
`yq) y>_  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 H,<CR9@(5d  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 7kD?xHpe  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 )0I-N)  
 透镜材料同样为N-BK7。 #&uajo  

w*"Ii%iA<  
t ^>07#z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `hY%HzV
=  
4 dHGU^#WZ  
DNj<:Pdd)  
CD`6R.  
5. 结果：优化的球面透镜 /Gnt.%y&  
2.JrLBhN  
Z*P/ubV'  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 |:SV=T:  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 o1 27? ^  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )/f#~$ws  
jCj8XM{c>  
D*46,>Tv  
5O~xj:  
6. 参数：非球面透镜 _s-X5xU  
m; =S]3P*  
sAO/yG  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 U(+QrC:  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 M`#g>~bI#R  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 zxs)o}8icO  
Te!eM{_$T  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 StR)O))I  
S&=@Hj-  
08@4u L
 
o;9H~E  
g<F+Ldgj  
7. 结果：非球面透镜 902A,*qq  
Ts, U T L  
VwBw!,%Ab  
 生成期望的高帽光束形状。 _eQ-'")  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 6t<[-  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 qc'KQ5w7!  
IN;!s#cl:  
$h8?7:z;um  
9JMf T]  
Pvv7|AV   
8. 总结 \p\p~FVS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <b4} B   
\\Zsxya1  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 R))4J  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \2f?)id~  
oN83`Z  
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。 [N*S5^>1  
$D^27q:H