[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) *IfLoKS'  
应用示例简述 ]v$VZ'  
1. 系统细节 \vsfY   
 光源 uK1DC i  
— 高斯激光束 <t\!g  
 组件 kect)=T(  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !np-Jmi  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 >,7-cm=.  
 探测器 \\xoOA.  
— 视觉感知的仿真 ~}+F$&  
— 高帽，转换效率，信噪比 VI/77  
 建模/设计 )$XcO]  
— 场追迹： =HH}E/9z  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b
dP @^Q  
/c6:B5G  
2. 系统说明 e+Vn@-L;  
Gg$4O
8  
L3pNna  
lXjhT  
3. 建模&设计结果 R0HzNk  
16Cd0[h?  
不同真实傅里叶透镜的结果： nW
1u;.  
tFn_{fCc>  
v4OroG=^  
[`2V!rU  
4. 总结 Lk#8G>U  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?$J#jhR?  
gwO]U=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。 s
YE|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {el,CT#  
n.F^9j+V  
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。 =^3 Z L  
.Yg7V'R1  
应用示例详细内容 )&Af[mS  
\I"n~h^_  
系统参数 m#|;?z  
b v5BV  
1. 该应用实例的内容 J;wDvt]]1  
1)Z4 (_  
*QH~z2:[  
r^zra|]  
C)hS^D:  
2. 仿真任务 1K\zamBg  
#l 7(WG  
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。 Op<,e{[]  
DsX+/)d  
3. 参数：准直输入光源 `"Lk@  
h\-3Y U  
zpgRK4p,I"  
efN5(9*9R  
4. 参数：SLM透射函数 y8%QS*  
l\tg.O~  
6 H{G$[2  
5. 由理想系统到实际系统 0H!J  
erlg\-H
 
o3C GG  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Tji*\<?  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 N.'-9hv  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Q{=DLm`  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _D"V^4^yqu  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 9w!PA-) L  
i4Da'Uk  
Bi-x gq'z  
pddumbp  
%1\~OnT  
应用示例详细内容 U5:5$T,C  
{&TP&_|H  
仿真&结果 YgV"*~  
1$_|h@  
1. VirtualLab中SLM的仿真 yU|=)p5  
T3bYj|rh=  
 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)。 rczwxWK  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 a! gj_  
 为优化计算加入一个旋转平面 ROi_k4Fj  
+k;][VC[O  
7<0oK|~c#  
x~?|bnM#3  
2. 参数：双凸球面透镜 C23Gp3_0/  
b?,''t  
sq
_ yu(  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ^]k=*>{ R  
 由于对称形状，前后焦距一致。 K?@x'q1  
 参数是对应波长532nm。 pnpf/T{xpM  
 透镜材料N-BK7。 n,#o6ali>  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 xey?.2K1A  
h9Tst)iRi  
woUt*G@  
ZFC&&[%-sG  
{W'{A  
"G!,gtA~  
3. 结果：双凸球面透镜 RPw1i*  
II]-mb  
/_Fi4wZ  
 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。 ffy,ds_7  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 efK WR  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3ih:t'N-  
9Xe|*bT
  
ZdJQ9y  
[{PmU~RMYf  
~? n)/i("  
4. 参数：优化球面透镜 ]#;u]  
0zpA<"S  
_b! TmS#F1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 +{\b&q_  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 !DBaC%TGC  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 o4H'  
 透镜材料同样为N-BK7。 H<Zs2DP`  
:M$8<03>F  
/6FPiASbS  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 RY}:&vWDk  
]RuH6d2d|  
vMYEP_lhK,  
eC='[W<a.  
5. 结果：优化的球面透镜 V!f' O@p[  
u>.>hQ  
,-V7~gM%}  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }g"K\x:Z  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 oz'^.+uvE  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 m^;A]
0h+  
|?LUt@r;  
]GiDfYs7%  
K 5AArI  
6. 参数：非球面透镜 uDMyO<\  
Bg}(Sy  
`aM8L  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 w1)SuMFK_  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 G3D!ifho.#  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 *40Z}1ng  
txix =  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 pW5PF)([  
SXRND;-W8  
84c[Z  
:Oc&{z?q  
5wI j:s  
7. 结果：非球面透镜 h5ZxxtGU  
v]m#+E  
IWnyqt(k  
 生成期望的高帽光束形状。 JT*Pm"}  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 W4S]2P>T  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 /i IWt\J  
GI/4<J\  
F <.} q|b  
A5YS "i  
hJGWa%`  
8. 总结 % ^&D,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =
ve, !  
du^r EMb%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _R;+}1G/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0@2pw2{Ru  
&;@U54,wV  
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。 Kvh6D"  
K9Bi2/N