[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) *x8~}/[T(F  
应用示例简述 2tK~]0x  
1. 系统细节 9q?knMt  
 光源 2Di~}*9&  
— 高斯激光束 xCL)<8[R,}  
 组件 9mvy+XD  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 &G%AQpDW5  
— 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 ;0WAfu}#H  
 探测器 "-S!^h/v  
— 视觉感知的仿真 "#wAGlH6>  
— 高帽，转换效率，信噪比 ek)rsxf1A  
 建模/设计 GThGV"  
— 场追迹： +jrx;xwot  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 `P\H{  
R~oY R,L;  
2. 系统说明 puMVvo  
TQeIAy  
uvl91~&G  
7vgRNzZoq  
3. 建模&设计结果 O8hx}dOjA  
<6]Hj2  
不同真实傅里叶透镜的结果： {0j,U\ kb  
$]?pAqU\  
){GJgk|P  
fQ~~%#z1  
4. 总结 lg-`zV3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 # d"M(nt  
{!( htg;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 WuVs
W3@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C|H`.|Q  
KUX6n(u  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 3 a(SmM:  
t#M[w|5?  
应用示例详细内容 MV<)qa T  
|qpm  
系统参数 P `<TO   
n)cc\JPQ  
1. 该应用实例的内容 ,^4"
e (  
oBai9 [+  
s7E %Et  
q@1A2L\Om  
Nc6y]eGz  
2. 仿真任务 m?Jnb\0  
sfG9R"  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 SN[yC  
_j$V[=kdM/  
3. 参数：准直输入光源 &VjPdu57  
+Rd\*b  
n}%_H4t  
4myikeUR_  
4. 参数：SLM透射函数 tF*Sg{:bCa  
( K-7z  
6UN{Vjr%`  
5. 由理想系统到实际系统 L) _ VdB  
k"dE?v\cG  
Yo5ged]i  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 T}p|_)&y  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 %D7^.  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {>R933fap  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `T2DGv  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 %RIu'JXi  
Zjc/GO  
UHl1>(U  
qsN}KgTjg  
h9A=20fj  
应用示例详细内容 fb8xs<  
Oa5-^&I  
仿真&结果 }&ew}'*9)  
kYS\TMt,C  
1. VirtualLab中SLM的仿真 UA0R)BH'  
bnp:J|(ld  
 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)。 PwAmnk !  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 %&O'>L  
 为优化计算加入一个旋转平面 [eF|2:  
g[{rX4~|  
F j"]C.6B.  
up3mum  
2. 参数：双凸球面透镜 sYTToanA$?  
SZgan  
)]}68}9  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Q|Pm8{8  
 由于对称形状，前后焦距一致。 a- /p/ I-%  
 参数是对应波长532nm。 ,l)AYu!q4F  
 透镜材料N-BK7。 [/cJc%{N  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 .fzns20u  
{>&M:_`k  
l~`JFWur]  
y3 S T"U  
61K:SXj  
No/D"S#  
3. 结果：双凸球面透镜 6:TA8w|  
4,6?sTuX  
oW/H8q<wY  
 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。 TsRbIq[  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 XOY\NMo  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 jAFJ?L(  
`\-mqe  
&4F iYZ  
CYk"  
iEBxBsz_  
4. 参数：优化球面透镜 "k7
C
 
%t-}dC&  
"CT`]:GGK  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 i ;YRE&X  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 #mv~1tL  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Mw$.B#  
 透镜材料同样为N-BK7。 Z@>WUw@F  
FiNB$A  
}Mh`j$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 /%)x!dmy  
!L'O")!3  
^d/,9L\U  
I* JSb9r  
5. 结果：优化的球面透镜 hrnY0  
oO,"B8a  
cU=/X{&Om  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &uv7`VT  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 "CWqPcr  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 m[*y9A1  
Fm.IRu<\`  
NIOWjhi[Jn  
A v%'#1w<"  
6. 参数：非球面透镜 Q\v^3u2;m`  
q"^T}d d,  
N%
+C5e<  
 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?a %$G>  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 '4d+!%2t  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 'WQ<|(:{  
$t$YdleIH  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 W(UrG]J*l  
aruT eJF  
oQ8If$a}  
i/WiSwh:  
P&]PJt5  
7. 结果：非球面透镜 f<~S0[H  
< {dV=  
9l9|w4YJs  
 生成期望的高帽光束形状。 ZvO,1B  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 k7Z1Y!n7  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 j*)K> \  
IGtqY8  
0E#3XhU  
[
6t!}q  

rN^P//  
8. 总结 ~,.}@XlgT.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 g{06d~Y  
9gokTFoN  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 s\dF7/b  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 c 7uryL  
DN;An0 {MK  
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。 Enj],I  
 =:-x;