[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) MZL~IX  
应用示例简述 -pX/Tt6  
1. 系统细节 SOP= X-6f  
 光源 H
i.JL  
— 高斯激光束 9f BD.9A  
 组件 t7)Y@gRy  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 a.w,@!7  
— 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 _)%4NjWKk  
 探测器 [C7:Yg7  
— 视觉感知的仿真
xbn+9b  
— 高帽，转换效率，信噪比 :q6hT<f;  
 建模/设计
}8x[  
— 场追迹： EHo"y.ODg  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 2hU4g e?6  
b\^Sz{  
2. 系统说明 }14.
u&4  
q{KRM\ooYs  
fI"`[cA"]  
V|b?H6Q  
3. 建模&设计结果  hA/FK  
~(hmiNa;  
不同真实傅里叶透镜的结果： _KD(V2W  
S93NsrBbY  
vz@QGgQ9~2  
t'[vN~I'  
4. 总结 /B}]{bcp$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C'zMOR6c  
p8F|]6Z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 z!RA=]3h  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Txp~&a03  
'| Ag,x[  
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。 Q[~O`Lz  
BAzqdG  
应用示例详细内容 k^ZUOWmU|  
 uiiA)j*!  
系统参数 yChC&kX Z+  
kMwt&6wS  
1. 该应用实例的内容 urtcSq&H'  
S6]D;c8GE  
TxxW/f9D  
^z)lEO  
;#f%vs>Y7i  
2. 仿真任务 egP3q5~  

jp[QA\  
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。 j-A S {w  
%81tVhg  
3. 参数：准直输入光源 z{ymVd0#  
4tq>Lx^5U  
b_wb!_  
ef53~x  
4. 参数：SLM透射函数 KP:O]520  
HkrNh>^=  
n,AN&BZ  
5. 由理想系统到实际系统 sPd5f2'  
6j` waK  
6^ /C+zuX  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 x/9`2X`~  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?Bh}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 czHO)uQ?d`  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ?V7[,I1?  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 -
lAA,}&+!  
co~TQpy^  
Gjv'$O2_  
zGz5|u  
YY]LK%-  
应用示例详细内容 6qHo$#iT  
HP?e?3.T  
仿真&结果 2;kab^iv'  
m6IZGl7%  
1. VirtualLab中SLM的仿真 jl7e6#zu  
kdoE)C   
 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)。 O#k?c }  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [
n< U>up  
 为优化计算加入一个旋转平面 j"YJ1R-5  
-iJ[9O  
x"N,
oDs  
x#ouR+<  
2. 参数：双凸球面透镜 (Ojg~P4;&  
g[eI-J+F
 
D/{-  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 y:v0&9L  
 由于对称形状，前后焦距一致。 b LxV  
 参数是对应波长532nm。 .t~I[J\<  
 透镜材料N-BK7。 G LE`ba  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 <p<gx*%  
1p{\jCi,2  
Kh5:+n_X  
Rf8|-G-}#  
DU[UGJg  
?m~;*wn%  
3. 结果：双凸球面透镜 6.By)L  
QY{f=  
C6/,-?%)  
 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。 2&=;$2?}  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 "3\)@  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ]cA){^.Jz  
b"f4}b  
b$B5sKQ  
\!631FcQ   
35c9c(A  
4. 参数：优化球面透镜 6*]
Kow?  
zlXkD~GV  
"+)ey>_  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 s2d;601*b  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 YjsaTdZ!&  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 `T~M:\^D  
 透镜材料同样为N-BK7。 m=opY~&h  
@9QHv  
=fRP9`y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 rZDKVx  
KK7Y"~ 9&-  
AWf zMJ;VS  
Z0-W%W  
5. 结果：优化的球面透镜 a_pkUOu6  
[#)$BXG~y  
d/* [t!  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Fl|u0SY  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 !H.&"~w@  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 HPU7 `b4  
H]}- U8}sp  
R?I(f(ib   
JQ.ZAhv  
6. 参数：非球面透镜 pX!S*(Q{  
rl6vt*g  
 snN1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !7}5"j ;A  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Z\@vN[[  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &5zUk++  
;E#
#bdSCA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 w8@Ok_fj  
{Y IVHl  
;rk}\M$+  
=D3Y q?  
W]rXt,{&  
7. 结果：非球面透镜 Mu{mj4Y{  
 5+VdZ'@  
iRPd=)  
 生成期望的高帽光束形状。 f2yc]I<lr~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 A03PEaZO  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 OlV>zam  
XrBLw}lD`N  
[q_Yf!(m-  
hJaqW'S  
*]F3pP[  
8. 总结 f^0vkWI2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _}Z*%sT  
WL$WWA08_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 V+(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 mp@JsCU  
{!E<hQ2<$9  
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>*Iz,LP  
sRY: 7>eg