[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) wov\kV  
应用示例简述 DG:Z=LuJr  
1. 系统细节 o="M  
 光源 W+ko
q*P  
— 高斯激光束 oHn Ky[1  
 组件 pohp&Tcm  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 XLOh7(  
— 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 6.nCV0xA  
 探测器 j yUCH*@  
— 视觉感知的仿真 <s<n  
— 高帽，转换效率，信噪比 _C[q4?  
 建模/设计 !\.pq 2  
— 场追迹： EVC]sUT  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 GH:jH]u!V  
S8j{V5R'  
2. 系统说明 '=8d?aeF  
nwRc%C``UK  
*kDCliL  
7/@TF/V  
3. 建模&设计结果 /zVOK4BqN+  
P%&0]FCx  
不同真实傅里叶透镜的结果： c?[I?ytl  
zFff`]^`  
%oa-WmWm  
ZyPVy  
4. 总结 hVAn>_(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !1H# 6  
hxd`OG<gF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 o5uph=Q{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3/e.38m|  
;d"F%M y  
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。 '3DXPR^B6  
;1O_M9  
应用示例详细内容 `
1{ZqRFQ  
rkCx{pe9  
系统参数 &n}f?  
!_D0vI;  
1. 该应用实例的内容 KD7dye  
Rmt~,cW!\  
[KaAXv .X  
Yz"#^j}Kg  
j8{i#;s!"  
2. 仿真任务 ?5|>@>  
suiS&$-E  
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。 J76kkW`5  
j2.|ln"!  
3. 参数：准直输入光源 hl(hJfp  
BmMGx8P  
|5~#&v_  
Eog0TQ+*  
4. 参数：SLM透射函数 yyRiP|hJ  
uHvp;]/0\  
>j(_[z|v3  
5. 由理想系统到实际系统 (\hx` Yh=>  
[-k  
lVR~Bh  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 xPk8$1meZM  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 wb5baY9  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 z.9U}F  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 i6tf2oqO7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Ug t.&IA  
foF({4q7b^  
tI TS1
 
>WQMqQ^t@  
&<5zqsNJ\a  
应用示例详细内容 )=Z>#iH1  
3<Zq ]jk?n  
仿真&结果 _A5e{Gb  
?{|q5n  
1. VirtualLab中SLM的仿真 UkT=W!cq  
C]eSizS.  
 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)。 v/0QOp  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~u!|qM  
 为优化计算加入一个旋转平面 YpZ+n*&+  
DV+xg3\(>1  
$@Rxrx_@M  
c~$)UND^  
2. 参数：双凸球面透镜 5uNJx5g  
uK#4(eY=W  
.TR9975  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 KRLQ #,9  
 由于对称形状，前后焦距一致。 oMD>Ywc-
 
 参数是对应波长532nm。 $L>@Ed<  
 透镜材料N-BK7。 2*< nu><b  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {3p4:*}  
1onM j  
ICoHI  
FLCexlv^  
.b&t;4q  
wd^':  
3. 结果：双凸球面透镜  ZrxD`1L  
u\x}8pn  
KB,j7 ~V  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Ic:(Gi- %  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2c,9e`  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /y#f3r+*2  
gJXq^~-hd  
y$F'(b|)  
_476pZ_  
E7Ul;d  
4. 参数：优化球面透镜 tr3!d_  
[0[i5'K:  
s1$nvTzBr  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ZW8vza  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 uaGk6S  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 qu6D 5t  
 透镜材料同样为N-BK7。 cAqLE\h  
{G0T$,'DR  
eKLZt%=  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [nG<[<0G;  
9y8&9<#  
,GIyq)  
<X^
@*79m  
5. 结果：优化的球面透镜 )VS=E7[  
:&rt)/I  
K5VWt)Z#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 7P5)Z-K[  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 S_4?K)n #  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 gNrjo=  
4Zddw0|2  
GL0L!="!  
"]x'PI 4J  
6. 参数：非球面透镜 JCzeXNY  
#PW9:_BE  
c(m<h+2VL  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !bx;Ta.  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Y;Dp3v!  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 G1tY)_-8[  
y0.'?6k  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 J26VnK  
El".I?E*  
z`}qkbvi  
o]_dJB  
t%FwXaO#  
7. 结果：非球面透镜 TR`U-= jH,  
1~`fVg  
:zbQD8jv  
 生成期望的高帽光束形状。 P[ck84F/  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 DGF5CK
.O  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 [`[|l  
'<xXK@=KEI  
J#(LlCs?@c  
8z`G,qh  
mb3"U"ohs  
8. 总结 IGQFtO/x  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7#a-u<HF"  
jo@6?( *4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 l0m-$/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 D|p9qe5%  
eHZws`W  
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。 +Q)XH>jh  
0<@KG8@hI;