[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) P;Ga4Q.  
应用示例简述 ;4.!H,d  
1. 系统细节 Bh;7C@dq  
 光源 `
NgAT 3zq  
— 高斯激光束 a=
hxJ1O  
 组件 )?X-(4  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 YgUvOyaQXf  
— 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 g7OqX \  
 探测器 H;YP8MoQ  
— 视觉感知的仿真 @>W(1mRi  
— 高帽，转换效率，信噪比 EUN81F?  
 建模/设计 rvnT6Ve  
— 场追迹： ]Bjyi[#bg  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 i 7x7xtq  
wid;8%m  
2. 系统说明 2T V X)q<\  
1 D<_
N  
cp#JBHO  
ha(Z<  
3. 建模&设计结果 (2:/8\_P  
DX"
xy  
不同真实傅里叶透镜的结果： *#tJM.Z  
Y#u}tE d  
?e,pN,4  
RPE5K:P  
4. 总结 r=X}%~_8X  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HN&Z2v  
2JJ"O|Ibz  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1n:8s'\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 S$Q8>u6Wk  
}Ub6eXf(2  
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。 6P5Ih  
oAPb*;}  
应用示例详细内容 J|w\@inQ  
YwZ Z{+n  
系统参数 [&&1j@LQ*  
\H=&`?  
1. 该应用实例的内容 bpKZ3}U  
nij!1z|M  
`<\1[HJ\  
m6',SY9T  
2ioQb`=  
2. 仿真任务 QrYpZZ;  
l,,>& F  
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。 ~[\_N\rm  
qL6 |6-?  
3. 参数：准直输入光源 ~wJFa'2  
L7VG`h;  
:j]vf8ec  
r9 !Tug*>m  
4. 参数：SLM透射函数 lsy?Ac  
:1iqT)&|8F  
/Rg*~Ers *  
5. 由理想系统到实际系统 76Vl6cPu>  
K00 87}H  
!-,t'GF(  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 R +WP0&d'  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 wyQzM6:,yX  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 gMaN)ESqd4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Up,vD)tG  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 hED=u/ql[  
%YSu8G_t  
8'f4 Od ?  
,{LG4qvP  

<oo  
应用示例详细内容 pGK;1gVj  
9Iz%ht  
仿真&结果 kn>$lTHQ  
86\S?=J-b  
1. VirtualLab中SLM的仿真 {WPobP"  
RW}"2  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Fm #w2o  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 tWoh''@#  
 为优化计算加入一个旋转平面 |'{zri|A"  
TH$N5w%  
$.GOZqMs  
;\\@q"n%<  
2. 参数：双凸球面透镜 vsr[ur[eP  
ijdXU8  
&b
p=`=*  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 W@Lu;g.Yc  
 由于对称形状，前后焦距一致。 d\FJFMW*9  
 参数是对应波长532nm。 9
>
g,  
 透镜材料N-BK7。 %LZ({\5K#f  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 N1}={yF.fQ  
K%X^n>O7C  
cPU/tkc  
vMs$ceq  
i7utKj*57  
A%{W{UP8N  
3. 结果：双凸球面透镜 y
:h}z).  
C,pJ`:P  
-atGlu2  
 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。 &2=dNREJ}1  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ,ML[Wr'2  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 OKvPL=~  
rJ!{/3e  
Eyh51IB.  
=T7A]U]  
zKsz*xv6b  
4. 参数：优化球面透镜 L   
MiRdX#+Y  
=l0Jb#d  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Xj5~%DZp  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 yGsz2T;w  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 "luR9l,RRE  
 透镜材料同样为N-BK7。 7zv1wb  
-#Z bR  
V86Xg:?7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ]d]JXt?)i  
+\{
&2a?  
M!tXN&V]  
2"d!(J6}K  
5. 结果：优化的球面透镜 ( &frUQm  
Izv+i*(dl  
DS%\SrC  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 2*w:tT8+X  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 |K^"3`SJ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 f5GdZ_  
>"@?ir  
U7DCx=B  
[M%9_CfZOy  
6. 参数：非球面透镜 $\"9<o|h  
"sKa`WN}  
#%FN>v3e  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9P<[7u  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 &BvZF  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 PDLpNTBf  
N|Sf=q?Ko  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7lo|dg80  
wCHR7X0*b  
_HA$ j2  
P/ oXDI8  
7HHysNB"w  
7. 结果：非球面透镜 lMz<s  
Y=T'WNaL)0  
\@;\t7~  
 生成期望的高帽光束形状。 )C.yF)Ql  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \M"UmSB o  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 A~dQ\M  
8v)_6p(<x8  
5eA8niq#  
c=6Q%S  
3<?XTv-  
8. 总结 P &)1Rka  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7DfTfTU6  
M@thI%lR  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 YUdxG/~'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 H\GkW6  
f2,1<^{  
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。 CVi`bO4\  
sgr=w+",Q