[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) }JWLm.e  
应用示例简述 "R!)"B==  
1. 系统细节 Mx]![O.
ye  
 光源 e -yL  
— 高斯激光束 $*k9e^{S  
 组件 l$\
OSG  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 rD?G7l<~>_  
— 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 Nr(t5TP^  
 探测器 h,palP6^  
— 视觉感知的仿真 jMAZ4M  
— 高帽，转换效率，信噪比 er%D`VHe  
 建模/设计 - Mubq  
— 场追迹： 3
+uCTn0%  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 zT< P_l  
tW8&:L,m  
2. 系统说明 &| guPZ  
nl\l7/}6  
[e6zCN^t  
qx;8Hq(E[  
3. 建模&设计结果 xis],.N  
ib,BYFKEW  
不同真实傅里叶透镜的结果： ..=WG@>$+  
*i)3q+%.  
[J-uvxD  
Ht,dMt>:  
4. 总结 -yJ%G1R  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 h't!1u  
yd>b2 M  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 N6%wHNYZ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )/vse5EG+  
xk/osbKn  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Fs}vI~}  
!VoAN5#;  
应用示例详细内容 Pf/_lBtL  
U%?  
系统参数 ?\.DG`Zxc  
Ks>l=5~v|  
1. 该应用实例的内容 )b7;w#%q  
/]
@1IC{Lk  
n]Z() "D  
YKV?I   
\}p!S$`  
2. 仿真任务 O`rKxP  
Q&k1' nT5  
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。 ;NJx9)7<  
W-8U~*/  
3. 参数：准直输入光源 y~'h/tjM@=  
z=[?&X]O9b  
,|lDR@  
t"Tv(W?_  
4. 参数：SLM透射函数 %={[e`,  
W)z@>4`Bb  
"WfVZBWG$  
5. 由理想系统到实际系统 U
1y8Y/  
M!D&a)\  
N7l`-y  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 q,%lG$0v  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 h|Ah\P?o  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ,l )7]p*X  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 OC5\3H  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 0tS< /G8  
Pz77\DpFi  
P~^VLnw  
bSv
r8FY3d  
e{6I-5`|,#  
应用示例详细内容 .kf FaK  
/y-eVu6  
仿真&结果 hVe39BBtO  
;_dOYG1  
1. VirtualLab中SLM的仿真 =6Q\78b  
*Ud=x^JxO  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 'L5ih|$>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Muay6b?  
 为优化计算加入一个旋转平面 : pkOZ+t  
4 >`2vb  
pW,)yo4  
LLD#)Jl{?  
2. 参数：双凸球面透镜 Pu0 <Clh  
3[r9v!l  
0=erf62=  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 *$ kpSph  
 由于对称形状，前后焦距一致。 3k_bhK zI  
 参数是对应波长532nm。 <nk7vo?Ks  
 透镜材料N-BK7。 )C&'5z  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 oksAQnQe  
,~nrNkhp  
j0uu*)Rk  
r>,s-T!7  
kD\
7wz,ui  
AV]7l}-  
3. 结果：双凸球面透镜 H[o >"@4  
U.A:'9K,  
es!>u{8)  
 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。 pybE0]
  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Z!foD^&R  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 8$~^-_>n/  
!lxq,Whr{  
%/}46z9\  
E5QQI9ea  
vT{+Z\LL=  
4. 参数：优化球面透镜 A81'ca/  
(8td0zq  
+[B@83  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 +cwuj  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 BIY"{"hJ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 &[W53Lqa  
 透镜材料同样为N-BK7。 G/N1[)  
ncdj/C  
ZE:!>VXa87  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 nw,XA0M3  
sL4j@Lt  
_@@.VmZL  
n`.JI(|  
5. 结果：优化的球面透镜 M97MIku~9  
bR'UhPs-8;  
A/sM ?!p>_  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 | {Tq/  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 t|?eNKVV9'  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ngOGo =
 

TOw;P:-  
F10TvJ U  
fJD+GvV$x  
6. 参数：非球面透镜 7-VP)|L#G  
N1yx|g:  
&a!MT^anA~  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 JXQh$hs  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 0BPUbp(  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ?+G /5,e  
w&x$RP  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |a!]Iqz"N  
t
d5! S]  
fk2p}  
j@.^3:  
xQDWnpFc  
7. 结果：非球面透镜 N oRPvFv  
D}~uxw;[^  
5pH6]$  
 生成期望的高帽光束形状。 V*gh"gZ<  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 q,T4- E  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 |+Cd2[hN  
9xOTR#B:_V  
zuS4N?t`p  
`Sal-|[Cv[  
)x3p7t)#  
8. 总结 +vIsYg*#2M  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6,~]2H'zq  
u;9a/RI  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #|/+znJm  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tE<'*o'  
[LM9^*sG2V  
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。 "t%Jj89a\  
zs.@=Z"