[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) /4+(eI7  
应用示例简述 W}MN-0  
1. 系统细节 BNI)y@E^X  
 光源 ',LC!^:~Nw  
— 高斯激光束 tAI v+L  
 组件 [+xsX
*+  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 lCl5#L9  
— 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 u|.7w2  
 探测器 D>HbJCG4^  
— 视觉感知的仿真 8Gnf_lkI  
— 高帽，转换效率，信噪比 *kYGXT,f]  
 建模/设计 J.M&Vj:  
— 场追迹： woBx609Aak  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 t4/ye>P &  
m
w;4/ /R  
2. 系统说明 T&b_*)=S  
K:~tZ  
=adHP|S  
ftl?x'P%  
3. 建模&设计结果 yO!M$aOn/  
W g6H~x  
不同真实傅里叶透镜的结果： X?n=UebO^  
/7:+.#Ag`  
|g!d[ct]
 
L G5_\sY!  
4. 总结 h,]VWG  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *h3iAcM8  
,-8-Y>[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `M 'tuQ M  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?# _{h  
U"+W)rUd  
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。 x|G :;{"+6  
*L$_80  
应用示例详细内容
E]GbLU;TH  
b.@4yW  
系统参数 .8!\6=iJB  
} e+`Kxy  
1. 该应用实例的内容 dIYf}7P  
#RaqNu  
A8Fe@$<#8  
2.b,8wT/  
&r4|WM/ec  
2. 仿真任务 #u8#< ,w  
OWT%XUW=  
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。 Y68A+ B.  
Xo/H+[;X  
3. 参数：准直输入光源 Z${eDl6i  
uW=G1 *n-  
2b^Fz0 w4  
\U>&W  
4. 参数：SLM透射函数 T]-MrnO  
M\{\WyeX  
ftR& 5!Wm  
5. 由理想系统到实际系统 ,1N|lyV   
'hs4k|B  
'xxM0Kn`  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 sVw:d_ E  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Y_+#|]=$B  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 "V26\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 UF#!6"C@  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 2HN*j~>i~  
igk<]AwxS  
P@vUQ
 
BOG.[?yx  
xn503,5G*7  
应用示例详细内容 d-+jb<C&  
?dCwo;~  
仿真&结果 b(;u2 8  
>WDHRC  
1. VirtualLab中SLM的仿真 2(@2z[eKr  
uMZ~[Sz  
 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)。 n>j2$m1[  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ; /K6U  
 为优化计算加入一个旋转平面 *S:~U  
kF~(B]W(  
Dn 0L%?_  
Z}uY%]  
2. 参数：双凸球面透镜 Zdqm|_R[  
ge GhM>G  
=N\; ?eF(  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 lsOv#X-bE  
 由于对称形状，前后焦距一致。 %N<5ST>(  
 参数是对应波长532nm。 CMW4Zqau*  
 透镜材料N-BK7。 n*wQgC'vw  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 K%\r[NF  
(!5Ta7X  
3U{ mC}F  
Mp|Jt  
Y_:jc{?  
%0C [v7\  
3. 结果：双凸球面透镜 aX;>XL4  
.k]`z>
uv  
-|#{V.G3'  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 CE`]
X;#y  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 nXLz<wE  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 7b>_vtrt  
xj>P5\mW#  
2M
Rd  
b},2A'X  
9efey? z  
4. 参数：优化球面透镜
jL\j$'KC  
Qq`S=:}~x  
<}{<FXk[  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 iv~R4;;)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 j*?8w(!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 T:@6(_Z  
 透镜材料同样为N-BK7。 >^jBE''  
1Z< ^8L<  
0NU%z.(%s  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Yvo*^jv  
@-dGZ5  
*HR pbe2  
&S{r;N5u  
5. 结果：优化的球面透镜 @^UgdD,BS,  
KSchgon0V  
f%o[eW#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 l!x+K&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 B.r^'>jQ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 6T$=(I <4  
0* F` h  
(`dz37@*  
KBB)xez8  
6. 参数：非球面透镜 d*d:-f~q  
GB|>eZLv<  
+s}&'V^  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !~vK[G(R  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 i|1*bZ6'  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &6vaLx  
9Y.(xp &vw  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !y b06Z\f  
Q0R05*  
 W94:%  
q* R}yt5  
9-T<gYl  
7. 结果：非球面透镜 2X\Pw  
"++\6H<  
Qf( A  
 生成期望的高帽光束形状。 ej-A=avd  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 P_A@`eU0  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 .b]sQ'  
IrL%0&*hS  
6NX#=A  
(BLxK)0<"  
^_ch%3}Im  
8. 总结 Wm6qy6HR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 J]TqH`MA  
^ 0YQlT98  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 O"'xAPQW  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 lZ-U/$od  
h_(M#gG  
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。 {nwoJ'-V  
<8b1OdA