[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) g9([3pV,  
应用示例简述 5,0wj0l  
1. 系统细节 hdsgOu  
 光源 ~q8V<@?  
— 高斯激光束 #U!(I#^3  
 组件 (:fE _H2z  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Y6;0khp  
— 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 9U}MXY0  
 探测器 D)O6|DiO  
— 视觉感知的仿真 7/D9n9F  
— 高帽，转换效率，信噪比 SQ^^1.V&/Y  
 建模/设计 9a
F..  
— 场追迹： s!j(nUd/  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +QXYU8bYZ  
H4y1Hpa,  
2. 系统说明 \[IdR^<YM  
.kB3jfw0,  
XZep7d}  
_ntW}})K  
3. 建模&设计结果 *xv/b=  
9?}rpA`P  
不同真实傅里叶透镜的结果： *0&i'0>  
#)PGQ)(  
/SqFP L]  
+}(B856+  
4. 总结 J++sTQ(!?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 q*RaX 4V  
1(:=jOfk  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 DETajf/<F  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Iu1Sj`A  
}lNuf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。 H%NLL4&wu  
ZB^4(F')H  
应用示例详细内容 wWOT*R_  
]:E! i^C`Z  
系统参数 JIY ^N9_  
#nc@!+  
1. 该应用实例的内容 -YRL>
]1  
3U9+l0mBa  
soqNzdTB2  
vq0M[Vy  
SbPjU50  
2. 仿真任务 +sR *d  
>nIcFm  
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。 8v)~J}[Bz  
^pQ;0[9Y0  
3. 参数：准直输入光源 "PX3%II  
2GD mZl  
tFST.yT>zg  
6
02eLV)  
4. 参数：SLM透射函数 eVCkPv*  
SVs~
,  
dVmAMQk.g  
5. 由理想系统到实际系统 eR* ]<0=  
#g`cih=QL  
]g-qWSKU  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 w7t"&=pF7  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 W'
2-3J  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 }rMpp[  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 u.L8tR:(  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 }b]y 0"  
iJaNP%N  
! ?U^+)^$  
/DG`Hg  
Tk#&Ux{ZJ  
应用示例详细内容 '3_B1
iAv  
mKFHT  
仿真&结果 =3v 1]7X  

hPXVPLm7I  
1. VirtualLab中SLM的仿真 p|9ECdU>;  
=|5bhwU]  
 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)。 E=_B@VJknW  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 d7K17KiC  
 为优化计算加入一个旋转平面 MoR-8vnJ  
AGJ=de.  
!lN a`  
g d}TTe  
2. 参数：双凸球面透镜 7F9g:r/^  
gS<{ekN  
R EH&kcn  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Lz>{FOR  
 由于对称形状，前后焦距一致。 `~+a=Q  
 参数是对应波长532nm。 .6Lhy3x  
 透镜材料N-BK7。 ttq< )4  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 #z^1)7  
J
X@6Sg<  
'SD|ObBY  
A&lgiR*ObT  
09;'z  
F-7b`cF9[r  
3. 结果：双凸球面透镜 K#C56k q&  
iN/!k.ybW}  
HYYx*CJ)  
 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。 @?cXa: tX  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~Ow23N  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 AFB 7s z  
*0@; kD=  
A8Z?[,Mq!  
E?h2e~ ,]  
BaTOh'52  
4. 参数：优化球面透镜 !2M
[  
GKx,6E#JM  
y~ 4nF  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ecI 2]aKi  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ,Yprk%JT  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 otH[?c?BT  
 透镜材料同样为N-BK7。 M*@aA XM  
T2_#[bk*d  
{,C8}8a W  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #`)-$vUv^f  
`1}?{ud  
J8?6G&0H  
+X(^Q@  
5. 结果：优化的球面透镜 {UC<I.5X  
0i(
?LI_S  
QpTNU.v5f  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 d47:2Zj  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 4bi\$
  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 (tLQX~Ur  
i\4"FO?v  
XaS_3d  
8*~:gZ7:  
6. 参数：非球面透镜 f4y;K>u7p  
z'D{:q  
Zy3&Zt  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 x[~OVG0M*  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Fj('l  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 o9d$ 4s@/  
bYB}A:  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7b%
Cl   
4S EC4yO  
A.x}%v,E  
^?
xJpr%)  
:;Rt#!  
7. 结果：非球面透镜 +5|nCp6||j  
D2cIVx3:(  
2
(J tD  
 生成期望的高帽光束形状。
Jl4XE%0  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 4 Wd5Goe:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Q~!hr0 ZR  
T`{M
Q:s  
VgTI2  
'J0s%m|j  
g*.(! !  
8. 总结 _rVX_   
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 NKhR%H  
nGgc~E$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。 GZVl384@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ZDJWd
=E  
J15T!_AW<  
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。 8"UG
&wLT  
xxcDd_z