[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) h{! @^Q  
应用示例简述 s9
Xeh"  
1. 系统细节 "L,FUo^&  
 光源 tSm|U<  
— 高斯激光束 $'&5gFr9  
 组件 8'?e4;O  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7e40
}n
 
— 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 06ueE\@Sg  
 探测器 [$./'-I]  
— 视觉感知的仿真 Ve=0_GR0  
— 高帽，转换效率，信噪比 dFUsQ_]<  
 建模/设计 NLdUe32A  
— 场追迹： & =frt3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 J0>Q+Y  
uwIZzz  
2. 系统说明 =HSE  
)jH"6my_  
9LFg":  
!qcR5yk`2  
3. 建模&设计结果 W<x2~HW(  
Y,0O&'>  
不同真实傅里叶透镜的结果： {
~Cqb7  
'rg$%M*(  
3*;{C|]S  
)kkO:j  
4. 总结 y/PEm)=Tt  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "ex? #qD&  
UyJ5}fBJ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -_2=NA?t  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C!.6:Aj  
P8TiB  
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。 PGybX:
L  

R sujKh/  
应用示例详细内容 F"bbU/5  
sQ`8L+oY  
系统参数 I*24%z9  
J%}}(G~  
1. 该应用实例的内容 v5*SoUOF  
*m|]c4  
<:ZN  
VE GUhI/d  
H_$"]iQ  
2. 仿真任务 ^&,{  
KDY~9?}TM  
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。 7?kvrIuY&  

@P~u k  
3. 参数：准直输入光源 a|fyo#L  
x &\~4,TN  
-m__I U  
?! kup  
4. 参数：SLM透射函数 \"f}Fx  
5[@4($q8  
A5nu`e9&  
5. 由理想系统到实际系统 =XYfzR  
Cd(Ov5%  
]])i"oew  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 1r
8]EaI  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 
;id  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {~=[d`t  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 L ~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Y@pa+~[{h3  
7gJ`G@
y  
*rqih_j0  
OCX?U50am  
$+rdzsf)+/  
应用示例详细内容 K{0mb  
2 OGg`1XX  
仿真&结果 .*y{[."!  
n ,H;PB  
1. VirtualLab中SLM的仿真 N($j;<Q  
;)o%2#I  
 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)。 wlkS+$<  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ]P 2M  
 为优化计算加入一个旋转平面 {wd.aUB  
ukZL  
PAqziq.  
c[Y7tj%y  
2. 参数：双凸球面透镜 T9(~^}_+9  
TpnkJygIm  
MEo+S  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 wCkkfTO  
 由于对称形状，前后焦距一致。 0w\gxd~'  
 参数是对应波长532nm。 AJq'~fC;I  
 透镜材料N-BK7。 4}l,|7_&I  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 E]+W^VG  
IoA"e@~t  
J]Y." hi  
*%g*Np_P  
E|ZY2&J`4  
*BSL=8G{  
3. 结果：双凸球面透镜 psYfz)1;  
;;UvK v  
B_:K.]DK`  
 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。 U-|gtND  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 :JPI#zZun  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 S6Kaw  
m,8A2;&,8  
`oq 3G }  
KaO8rwzDN  
om@` NW  
4. 参数：优化球面透镜 Y5(`/
 
B<_T"n'#b  
b$VdTpz  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 }!B<MGBd  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 7+?  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 )LnH
m  
 透镜材料同样为N-BK7。 II),m8G  
?2Bp^3ytJ  
`qX'9e3VP+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 cITQ,ah  
LkJ3 :3O  
*}yW8i}36  
I_N"mnn@Nr  
5. 结果：优化的球面透镜 0*h\/!e  
&oNy~l o  
/I: d<A  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 +dR$;!WB3  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 v!40>[?|p  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ptrLnJ|%  
?^k-)V  
*bwLih!}H  
U<o,`y[Tn  
6. 参数：非球面透镜 b) .@ xS  
kvryDM
  
9e.n1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Z+Z`J; ,  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 :m-HHWMN  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 QNn$`Qz.  
#y2="$V  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 /ptIxe  
<gJ|Wee  
Y#C=ku  
YAd.i@^  
[b
E9Y;  
7. 结果：非球面透镜 ;J2=6np  
7nfQ=?XNK  
Ma wio5  
 生成期望的高帽光束形状。 {Pu\KRU  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 4B!]%Mw;c  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Kkdd}j
 
yQ6{-:`)  
F|Jo|02  
Pp#!yMxBr  
q'{E $V)E  
8. 总结 0=7C-A1(D  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 eH79,!=2  
&!Y^DR/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Nqewtn9n  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0Tg/R4dI  
q4lL7@_  
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。 aCy2.Qn  
W<k) '|