[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) (vP<}  
应用示例简述 +~(SeTY
 
1. 系统细节 0\zY?UUww  
 光源 sGFvSW  
— 高斯激光束 H#Hhi<2  
 组件 9$k0  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [[$dPa9  
— 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 uwl_TDc>%  
 探测器 %lq[,6?>5  
— 视觉感知的仿真 7+9o<j@@o  
— 高帽，转换效率，信噪比 &R5zt]4d&  
 建模/设计 ONVhB  
— 场追迹： xO[V>Ud  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {
x{~%)-  
]A%]W^G  
2. 系统说明 +Jm~Um!  
t)|~8xpP  
"7q!u,u  
}1 ,\*)5  
3. 建模&设计结果 UpaF>,kM  
?wP/l  
不同真实傅里叶透镜的结果： `=V p 0tPI  
D%}rQ,*  
:6MV@{;PJ  
v-Tk
p Yn  
4. 总结 U ,NGV0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 a[Nm< qV05  
+=:_a$98  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 OxQ5P;O  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
|\2>
n!  
b)eoFc)lc  
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。 jB<B_"  
4< +f|(fIA  
应用示例详细内容 ,eGguNA9  
cJerYRjsL  
系统参数 Q6T"8K/  
$Qz<:?D  
1. 该应用实例的内容 }.a{;{y  
E
.%V0}  
S B~opN  
C$p012D1  
~&?57Sw*m  
2. 仿真任务 E{0e5.{  
5dGfO:Dy_  
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。 NH;e|8  
&gJ1*"$9  
3. 参数：准直输入光源 *I!R0;HT  
-4[eZ>$A|  
r?itd)WC<X  
~!S/{Un   
4. 参数：SLM透射函数
DKJ_g.]X  
T+^Sa J  
wFF,rUV  
5. 由理想系统到实际系统 #W6 6`{>  
JH| D  
-oUGmV_  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ul3~!9F5F  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 I{I
p  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 t>Ye*eR*`U  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Fv7]1EO.  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 [[HCP8Wk  
9

N `WT=  
F!3p )?  
~5&B#Sm[G  
oP`:NCj\9  
应用示例详细内容 L[ZS17;*  
T$`m!mQ4  
仿真&结果 ,ss"
s3  
m62Zta  
1. VirtualLab中SLM的仿真 9 Jw,ls  
=@ acg0  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 !uit  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 T;5VNRgpI  
 为优化计算加入一个旋转平面 rrR"2WuGO  
>;XtJJS  
3$xpZm60  
'j*Q   
2. 参数：双凸球面透镜 cHt4L]n8n  
L){V(*K '  
7TEpjSuF  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 m_Pk$Vwx  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Zo-,TKgY'  
 参数是对应波长532nm。 Y#I8gzv  
 透镜材料N-BK7。 K
\KQ(N8F  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 x]yIe&*('  
h<)ceD<,  
oexTz[  
@54$IhhT~  
oQrfrA&=M  
\9@}0}%`  
3. 结果：双凸球面透镜 Y-Q)sv  
mhv6.W@  
R<gAx
O%8  
 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。 .wp[uLE  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 T59FRX  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ppRA%mhZ  
~Er0$+q=Y;  
Q|P M6ta  
`q\F C[W  
8\9W:D@"x  
4. 参数：优化球面透镜 7FkiT
  
@67GVPcxl  
n|?sNM<J3  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 s0]ZE\`H>  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 %]Nm'"Y`U  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 m' S{P:TK  
 透镜材料同样为N-BK7。 wEl7mg !  
ygV_"=+|N  
WV'u}-v^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 jl}!UG  
U\,N  
'hPW#*#W<  
0[fBP\H"Wr  
5. 结果：优化的球面透镜 N%'(8%;  
Tc!n@!RA|  
[qV/&t|O*h  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 =SuJ*  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 {X2uFw Gi  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 `n-/~7  
?u&|'ASo  
7Y-Q, ?1  
RhmkpboucC  
6. 参数：非球面透镜 l" ~ CAw;  
a!4p$pR  
wSCI?  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 8@+<W%+th  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 .b`8
+  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 TD*AFR3Oz  
\2[tM/+Bs  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1c@
S[y  
8%?MRRK  
|OAiHSW"V  
^b~ZOg[p  
Nxl#]  
7. 结果：非球面透镜 x5xMr.vm  
G5OGyQp  
oiR9NB&<  
 生成期望的高帽光束形状。 l&e{GHz  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 yMM2us#*+q  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 -DJ,<f*$  
>EA\KrjW  
<KtL,a=2+  
6< -Cpc  
yK9EH
J$  
8. 总结 <\uDt
bK  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 RrH{Y0  
^~TE$i<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~iiDy;"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /*e<r6  
G\5Bdo1g  
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。 gaNe\  

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