[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) DPkH:X  
应用示例简述 ff]fN:}V  
1. 系统细节 OuKRaZ  
 光源 &A=c[pc  
— 高斯激光束 99"8d^{z  
 组件 _T_} k:&X  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 /!N=@z)  
— 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 F,V|In  
 探测器 &Mz]y?k'  
— 视觉感知的仿真 ;#^ o5ht  
— 高帽，转换效率，信噪比 7G
Cxd#DJ  
 建模/设计 _h
6c[*  
— 场追迹： cI&XsnY  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Er -rm  
r7^v@  
2. 系统说明 RRQIlI<  
YABi`;R]'  
Vt,P.CfdC  
8m?cvI  
3. 建模&设计结果 g+7j?vC{'  
j6j4M,UI43  
不同真实傅里叶透镜的结果： %m|1LI(  
Hv2[=elc  
#$]8WSl  
6Kw?  
4. 总结 yE~D0%Umq  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 dK;ebg9|  
KT17I&:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 fWb+08}C  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @2On`~C`  
m/;fY>}3
 
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。 LXZI|K[}k  
K=r~+4F  
应用示例详细内容 GB;_!69I  
x&"P^gh)  
系统参数 Q- w_@~  
suYbD!`(  
1. 该应用实例的内容 g9=_^^Tg  
ddbQFAQQQ  
=pTTXo  
2dK:VC4U  
6!N2B[9  
2. 仿真任务 :DeJnE  
y7R=zkd C9  
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。 \cf'Hj

}  
@%YbptT}  
3. 参数：准直输入光源 4j'`
,a=  
t<j_` %`8  
4Xww(5?3
  
TQPrOs?  
4. 参数：SLM透射函数 o,S(;6pDJ  
6{0MprY  
U9*< dR  
5. 由理想系统到实际系统 !6z{~Z:   
S]Di1E^r;_  
z@ `u$D$n  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9}L2$^#,NA  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ~|N,{GaL  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 g++-v HD  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1=C<aRZ b^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 {+[Ex2b$  
VvT7v]  
Z9*@w`x^u  
)vpYVr-  
l|iOdKr h  
应用示例详细内容 l2YA/9.  
8TK*VOf`  
仿真&结果 2\1bQq\  
.}uri1k"@k  
1. VirtualLab中SLM的仿真 FvO,* r9  
$o9@ ?2  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 HLdHyK/S  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =BJe}AV  
 为优化计算加入一个旋转平面 YW&`PJ9o  
^SW9J^9  
g/\
cN(X  
uBn35%  
2. 参数：双凸球面透镜 M{jq6c  
\=`jo$S  
,oPxt  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 & JJ*?Dl  
 由于对称形状，前后焦距一致。 VE1j2=3+o  
 参数是对应波长532nm。 8j :=D!S  
 透镜材料N-BK7。 z.?slYe[  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "Nz@jv?  
}' sW[?ik  
;*ULrX4[  
wXKt)3dmu  
MZB}O" r  
ckv8QAm  
3. 结果：双凸球面透镜 H S
Gz-  
s&<
76kwl  
$<Y%4LI  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 jzZ
]+'t  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 N8x.D-=gG  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 NV@$\<  
(<-m|H};  
g+c%J#F=  
wO`G_!W9  
& 9 c^9<F  
4. 参数：优化球面透镜 n}fV$qu  
i}i>ho-8  
jUgx ;=  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 I0=L_&`)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 c&{= aIe w  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 gW9`k,U  
 透镜材料同样为N-BK7。 
U~t!   
(0.JoeA`y  
bNiJ"k<pN  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 qDz[=6BF  
DlAwB1Ak  
o^//|]H3Y  
" vc4QH$  
5. 结果：优化的球面透镜 1oQbV`P  
Zk>m!F>,p  
@$ lX%p>  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 O=lRI)6w@e  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 XW@C_@*J  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 /=A@O !l  
C>mFyl
N  
W- nS{v(  
RrYNtc  
6. 参数：非球面透镜 s0/m qZ]s  
jp@X,HES  
csxn"Dz\  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ,dw\y/d
n  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Q~k|lTf  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ^tWSu?9  
W1t_P&i  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m}zXy\  
qt/6o|V  
Wa.!eAe}  
*yo'Nqu  
e7\gd\  
7. 结果：非球面透镜 NYs<`6P:Y  
,Mi'NO  
4;gw&sFF  
 生成期望的高帽光束形状。 es\ qnq  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 burSb:JF  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 aI`d  
-vk/z+-^!  
0Js5 ' 9}H  
BM)a,fIgo  
$ndBT+i  
8. 总结 aRI.&
3-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,1lW`Krx  
dnXu(e%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1&7?f  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 CRrEs 18;#  
nA.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。 O#C0~U]dDW  
OT6Te&