[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) `rn/H;r!Z  
应用示例简述 (2b${Q@V  
1. 系统细节 m7k }k)  
 光源 `KZV@t  
— 高斯激光束 h7Uj "qH  
 组件 w+6P x#  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 c0o]O[  
— 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 WOn53|GQK  
 探测器 {F<0e^*  
— 视觉感知的仿真 /l<(i+0  
— 高帽，转换效率，信噪比 4. R(`#f  
 建模/设计 >az~0PeEL  
— 场追迹： $W7}Igx#  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 O|t>.<T?  
u[**,.Ecg  
2. 系统说明 i bzY&f  
,yC..
aI  
g>t1rZ  
#ZJ 1\Ov  
3. 建模&设计结果 {@2+oOuYfN  
#e@NV4q  
不同真实傅里叶透镜的结果： 9\EW~OgTu  
e%e.|+  
Dn)yBA%  
|tAkv  
4. 总结 s4|tWfZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 yP7b))AW9  
;+DEU0|pe  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 XncX2E4E  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *+*W# de.  
HrE,K\^  
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*SG*Vi  
I3 "6"  
应用示例详细内容 (d#&m+ g]  
t*= nI $  
系统参数 4^r6RS@z  
E0I/]0  
1. 该应用实例的内容 Lk|`\I T  
{Fwvuk  
2V]a+Cgk  
c1E{J<pZ  
7C'@g)@^/  
2. 仿真任务 +c/!R|h=S  
;"cQ)=s9Y  
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。 VWzQXo  
D SX
%SE)  
3. 参数：准直输入光源 Gx$m"Jeq\  
%~:\f#6  
WyOav6/*K^  
gHc1_G]  
4. 参数：SLM透射函数 1Du5Z9AM  
8?8V; 
 
0rL.~2)V  
5. 由理想系统到实际系统 %Mj,\J!  
9n is8  
x"sbm  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 C[.Xi  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 R`]@.i4tt  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 d`TiY`!  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 3Qd/X&P  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Rd HCbk  
I(AlRh  
4`"}0:t.  
mKu,7nMvF  
t]0DT_iE  
应用示例详细内容 ~ Rk.x +  
%0 {_b68x  
仿真&结果 Z
$INmo6  
w0;4O)H$O  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Io*H}$Gf  
J:"@S%gy%  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 S`YT"|~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 qpFxl  
 为优化计算加入一个旋转平面 31c*^ZE.  
F?tWx+N<{  
aV7VbC  
}F0<8L6%  
2. 参数：双凸球面透镜 ;o'r@4^&$R  
a T(]  
qE2V
UEv5Y  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 baD063P;  
 由于对称形状，前后焦距一致。 { i6L/U.  
 参数是对应波长532nm。 ;^bfLSWm{  
 透镜材料N-BK7。 Z[w}PN,xV  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 sgP{A}4
W  
~}j+~  
lCUYE"o  
)bih>>H  
Bk3\NPa  
y akRKiz\  
3. 结果：双凸球面透镜 0
ZwXuq  
niCK(&z  
"[P3b"=gW  
 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。 $.C-
_L  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 :8eI_X  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Lu6g`O:['  
{|>Wwa2e  
deaB_cjdI  
~IW{^u  
j24 3oD  
4. 参数：优化球面透镜 Dfzj/spFV  
nS3Aadm  
~Z
/,o)  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 W;=Ae~  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 JMt*GFd  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 }NyQ<,+mq&  
 透镜材料同样为N-BK7。 N8pL2y:R[P  
H}kSXKO8!8  
=3(Auchl$Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ':;k<(<-  
^K"BQ~-w  
D {Ol8:  
$4xSI"+M%  
5. 结果：优化的球面透镜 -MS#YcsV  
3<W
%z]k@M  
k2v:F  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 r~)fAb?  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 1X5g(B  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 h*l
$!nEN  
A811VL^  
_|GbU1Hz  
D`WRy}o  
6. 参数：非球面透镜 B%;MGb o  
GAgTy  
HCN/|z1Xq  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 1]G)41  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Pt"H_SW~k  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 FoK2h
!_  
A!bG2{r  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 p@G7}'|eyA  
tsc`u>  
*7Q6b 4~"  
f zo'9  
2DCQ5XewYe  
7. 结果：非球面透镜 7
_i8'(``  
kCTf>sJe  
m]2xOR_  
 生成期望的高帽光束形状。 [Iks8ZWr_  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 !B3TLeh  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ^OY]Y+S`Ox  
i 6G40!G=)  
-)}s{[]d6m  
h+g\tYWGP  
rR.It,,  
8. 总结 FRd"F$U  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `
t U  
q7X]kr*qx  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 AYbO~_a\N  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =j,WQ66r3  
7QsD"rL  
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$483/  
1)(>'pY