[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) f<xt3  
应用示例简述 i~M.F=I5  
1. 系统细节 <i`K%+<WO  
 光源 rH9|JEz  
— 高斯激光束 #xE>]U  
 组件 9#A{C!75(y  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 R|
^t~h-  
— 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 e[Ul"pMvS`  
 探测器 Ub-k<]yZ  
— 视觉感知的仿真 ?eZ"UGZg'  
— 高帽，转换效率，信噪比 bgx5{!A  
 建模/设计 Y{\2wU!Isn  
— 场追迹： 085 ^!AZ  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )Z`viT  
Z_TbM^N  
2. 系统说明 [+5SEr}  
SZ1pf#w!  
CX@HG)l  
eXtF[0f  
3. 建模&设计结果 k1  txY  
Wn)A/Z ^r  
不同真实傅里叶透镜的结果： 1 bx^Pt)  
c[eGpZ]  
4iB)oR  
NhaeAD $e  
4. 总结 I5 7<0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `[R:L.H1  
bu!<0AP"N+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 SX<>6vH&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [}B{e=`!  
+vY`?k`  
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。 SX94,5 _Q  
tw^.(m5d  
应用示例详细内容 7UnO/K7oB.  
2T?1X{g  
系统参数 s#CEhb  
E~U|v'GCd  
1. 该应用实例的内容 ?J1&,'&  
k-p7Y@`+a  
uaMmiR  
$+yQ48Wq  
6O?Sr,  
2. 仿真任务 '48|f`8$  
BJ;cF"Kp  
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。 `Y9}5p  
#hiDZ>nr  
3. 参数：准直输入光源 e(5Px!B  
d3hTz@JY  
LGue=Hkp  
)HiTYV)]'  
4. 参数：SLM透射函数 -|UX}t*  
[UrS%]OSR  
3).c[F^l  
5. 由理想系统到实际系统 UmMYe4LQR  
)Syf5I  
"U~@o4u;  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 8&iI+\lCy  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 :re(khZq#  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Hm[!R:HW,S  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 {}2p1-(  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 " ~hjB  
PW\FcT  
x"=q+sA  
U-N/
Z\QD  
Ol
^EQLO  
应用示例详细内容 x@l~*6!K  
i2c<q0u  
仿真&结果 Fi}rv[`XY[  
Rs`Y'_B  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ho=]'MS|  
qt;Tfuo  
 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)。 <W{0@?y  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 QxL FN(d  
 为优化计算加入一个旋转平面 pNsLoNZ3w  
@_Oe`j^  
tOVm~C,R  
=1?yS3  
2. 参数：双凸球面透镜 xJ.!Q)[  
3`!KndY1  
U~c;W@
T  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 U6 R
4UK  
 由于对称形状，前后焦距一致。 OlFn<:V K  
 参数是对应波长532nm。
{iteC  
 透镜材料N-BK7。 YCdxU1V  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 sM_e_e  
vG}oo  
cC]1D*Bn  
WHT%m|yn  
2$UR"P  
D'+8]B  
3. 结果：双凸球面透镜 (ytkq(  
md s\~l73  
Wuz~$SU  
 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。 DgP%Q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 gWPa8q<b  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 <us{4%  
MPc=cLv  
I-hhHm<@  
aC` c^'5  
M*uG`Eo&  
4. 参数：优化球面透镜 ?^Ux+mVE  
8B9zo&  
rpWy 6oD  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _ RYZyw   
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 r/f;\w7  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?8/h3xV;  
 透镜材料同样为N-BK7。 [J Xrj{  
g&wQ^  
)P])0Y-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :Aw VeX@  
h#nQd=H<g#  
J_$~OEC~  
[t
'"4  
5. 结果：优化的球面透镜 ]42l:at  
mws.)  
h='=uj8o5  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 J>35q'nN]F  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 cGKk2'v?  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 7m:,-xp  
GAKJc\o  
i2E7$[  
-%|I  
6. 参数：非球面透镜 (#qVtN`t  
f_8~b0`  
yW 3h_08  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 6npwu5!  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,~#hHhR_  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 (Bz(KyD[  
Z%R^;8!~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 XLT<,B}e  
I5]zOKlVR  
)
3  
'>BHwc  
{'%=tJ[YX  
7. 结果：非球面透镜 %<t/xAge  
\BW(c)Q  
D5x^
O2  
 生成期望的高帽光束形状。 6s;x@g]  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 q-#fuD^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 V5+a[`]  
"/5b3^a  
xmDwoLU  
.anL}OA_q  
,")7uMZaF\  
8. 总结 H'2 =yhtVh  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 b%(0AL  
G)Y!aX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 566EMy|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 iKwVYL
 
<3KrhhH  
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。 zPe .  
ln5On_Wm