[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)
oA7;.:3  
应用示例简述 .ir<s>
YM  
1. 系统细节 qg!|l7e  
 光源 HATA-M  
— 高斯激光束 j!4et;  
 组件 wX[8A/JPD  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 HA`@7I  
— 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,gti,IX^  
 探测器 r77PQQDT  
— 视觉感知的仿真 "D'B3; uWK  
— 高帽，转换效率，信噪比 W4e5Rb4~f"  
 建模/设计 Y$Y_fjd_  
— 场追迹： O.Iu6D  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :GW&O /Yo  
%8Dz

o  
2. 系统说明 L19C<5>  
2eC(Ijq[a  
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Y_i4(  
3. 建模&设计结果 92d6U2T4&  
: G`hm{  
不同真实傅里叶透镜的结果： X 9%'|(tL  
80&.JP.
 
]Xf% ,iu  
>O?U=OeD  
4. 总结 I_%a{$Gjl  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 vR=6pl$|~~  
J.dLPKU;-  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 OY5OJ*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4e;yG>  
Ru>uL@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。 I}t3 p|z  
r"a5(Q;n  
应用示例详细内容 ]f: v,a  
-zO2|@S,  
系统参数 /`;n@0k>2  
U_$qi  
1. 该应用实例的内容 hf<^/@^tK  
gE
hN3(  
{}m PEd b  
e)IpPTj#  
Ev2HGU[  
2. 仿真任务 )T66<UDK|  
L9ap(
 
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。 X_G| hx  
I3:[= ,5  
3. 参数：准直输入光源 d:q +  
6PF8 /@Nh  
~!d/8?!  
s(LT  
4. 参数：SLM透射函数  6vTo*8D  
).HDru-2  
Dbaf0  
5. 由理想系统到实际系统 XJ+6FT/qss  
.E~(h*NW  
;t>Z+O%  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $W42vjr4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 LaIJ1jf  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 o{kbc5_  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 asgF1?r  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Gy Qm/I  
3PUAH  
qxJQPz  
W"xP(7X  
^D_/=4rz8  
应用示例详细内容 Dli^2hD  
O^I[ (8Y8  
仿真&结果 l0Ti Z  
x2#qg>`l  
1. VirtualLab中SLM的仿真 xg{HQQ|TC  
hc$@J}`  
 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)。 aSYs_?&.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ]Lqt(c  
 为优化计算加入一个旋转平面 &?p
:3%;Dr  
kK~IwA  
0gF!!m  
E}Xka1 Bn  
2. 参数：双凸球面透镜 npu6E;'l*  
=FBpo2^QB;  
m>e3vu  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 i!dv0|_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 z&3]%t `C  
 参数是对应波长532nm。 l t]B#, '  
 透镜材料N-BK7。 dow^*{fqZ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $ 'QdFkOr  
`Xcirfp  
7/X"z=Q^|  
W*xX{$NL  
m^\TUj  
;<G<1+  
3. 结果：双凸球面透镜 VAYb=4lt  
9;r? nZT
/  
)Z@-DA*Q-  
 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。 {R&ZqEo'D  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Oz:ZQ M  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 P-JfV7(O8  
jlKGXD)Q[  
NyI;v=  
ZAg;q#z j  
L]2<&%N2  
4. 参数：优化球面透镜 $)e:8jS=  
VKLU0*2R  
]s|lxqP  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ^ZQCIS-R  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +~|AT+|iI  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 >e8JK*Blz  
 透镜材料同样为N-BK7。 %f[Ep 3D  
?:|YGLaB  
T2Z[AvNXFk  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |r~ uos  
6|;0ax4:P  
z-0:m|=yH  
Wm6dQQ;Bj  
5. 结果：优化的球面透镜 ?'~;Q)  
VvgN3e[  
Y%vP#>h  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 cq^sq1A:  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 +|nsu4t,<  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 bBE^^9G=Z  
4NVgOr
:  
J7a-CI_Tf  
"zZ&n3=@  
6. 参数：非球面透镜 x9`ZO<L$  
,eELRzjl  
(4)3W^/kk?  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ^L~ [+|  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 AZ8UXq  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 1e$[p[  
KHJ=$5r)
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^~I @ spR4  
1XnBK$`  
lgG8!Ja  
!yCl(XT  
._BB+G  
7. 结果：非球面透镜 CB@B.)E  
"X?LAo  
A1!:BC  
 生成期望的高帽光束形状。 `Wwh`]#"~d  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ],V kp  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 >DmRP7v   
)n7)}xy#z  
cJ4S!  
j[T%'%  
F9D"kG;Dk  
8. 总结 Fr/QW7B5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ArdJ."  
5k`e^ARf  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 v=bv@c  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4O Zy&,  
,yi2O]5e>!  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 I! ITM<Z$l  
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