[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) uGH?N  
应用示例简述 #2p#VQh  
1. 系统细节 nD6G  
 光源 :7.Me;RA  
— 高斯激光束 V2d,ksKwn  
 组件 ]ya; v '  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Djt%r<  
— 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 Qst$S}n  
 探测器 k3Cz9Vt%  
— 视觉感知的仿真 .IrNa>J
~  
— 高帽，转换效率，信噪比 $W8Cf[a  
 建模/设计 2)0b2QbQ
 
— 场追迹： `#s#it'y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 I[Ic$ta  
m
.Lij!0  
2. 系统说明 ii|?;  
).412I  
HTjkR*E  
kPxT" " k  
3. 建模&设计结果 c/3
$AUsuO  
"j
g@w%~  
不同真实傅里叶透镜的结果： `FF8ie8L  
Q(7ob}+jQ  
1+kE!2b;b  
a$11PBi[9  
4. 总结 Zk-~ar  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 R`'1t3p0i  
P.\nLE J=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Q
rYa%D+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,ZE?{G{tuj  
Jl<ns,Zg  
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。   WY  
aEVsU|  
应用示例详细内容 ,T{<vRj7_  
wVl+]zB  
系统参数 ,?cH"@RJ  
6cS>bl  
1. 该应用实例的内容 J1ON,&[J  
c@(&[/q!  
rVSZ.+n  
D/(CU#i"  
k;yw#Af8  
2. 仿真任务 pf"<!O[  
Gctsp2ndW  
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。 TYns~X_PR  
h:bru:ef  
3. 参数：准直输入光源 ,yMU@Vg  
AIijCL  
N5U)*U'-u  
;T+pu>)  
4. 参数：SLM透射函数 `RRE(SiKU  
4$6T+i2E   
;az5ZsvN D  
5. 由理想系统到实际系统 ~g;   
K{fsn4rk  
LaMLv<)k  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2{,n_w?Wy  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 A Io|TD5{~  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 9nSWE W  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 T(?HMyg3  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 W;6vpPhg#!  
?DV5y|}pj  
Ucw yxXI  
:nY
2O  
tB7}|jC  
应用示例详细内容 GwU?wIIj^  
WCJxu}!  
仿真&结果 vdDludEv  
; 0v>Rfa  
1. VirtualLab中SLM的仿真 24c ek  
m^~S  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ef!
XV7P  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0U/,aHvhP  
 为优化计算加入一个旋转平面 g| <wyt[  
nz.{P@[Qk  
P(k(m<0  
F^$led1/F  
2. 参数：双凸球面透镜 Ter:sge7  
yF._*9Q3hK  
Os%n{_#8  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 e-hjC6Q U  
 由于对称形状，前后焦距一致。 T'-FV  
 参数是对应波长532nm。 Z;Rp+X  
 透镜材料N-BK7。 x`RTp:#  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 R8ONcG  
C#V ~Y  
<bck~E  
3-n19[zk  
:wqC8&V  
S8Fmy1#  
3. 结果：双凸球面透镜 I&|f'pn^<  
Q?t^@  
3oZ=k]\  
 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。 &hIRd,1#  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 S"mcUU}}  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 9i5,2~  
3-Dt[0%{  
69y;`15  
A=zPLq{Sb  
M]v=-  
4. 参数：优化球面透镜 x"P);s
u  
#%@*p,xh  
DHC+C4  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 C`jM0Q  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 IxR?'  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ysIh[1E~%:  
 透镜材料同样为N-BK7。 Qcjc,  
^-CINt{O  
x]mxD|?f  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 J/!cGr(B~  
h4pTq[4*  
q-ES6R  
J~B 7PW  
5. 结果：优化的球面透镜 U_l'3oPJw  
;!< Znw  
D<i[LZd  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 u}bf-;R  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >gKh  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 # {fTgq  
8.=\GV  
Hy"x  
XNMa0  
6. 参数：非球面透镜 Do%-B1{ri  
IL/Yc1  
7`IpBm<  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 /"H`.LD.?  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 )Rat0$6  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Z}A%=Z\/3  
7?gFy-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 L\{IljA  
e^YHJ>@  
|sZ!  
$N']TN  
wfvU0]wk}  
7. 结果：非球面透镜 0n~Zz  
\k`n[{  
BG^C9*ZuP  
 生成期望的高帽光束形状。 qa(>wR"m
T  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 y|&}.~U[  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 X7UuwIIP  

J?JeU/:+  
Fhz*&JC#  
]{ BEr*  
bb42
v7?  
8. 总结 /:6Wzj  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 U`Jy!x2m  
g>d;|sK  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 iz(u=/*\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9jp:k><\(c  
MF60-VE  
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。 z)XRx:YU;$  
]Fvm 7V