[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) tz,FK;8  
应用示例简述 o#i{/#oF  
1. 系统细节 Y*Pr

 
 光源 Ot
?rsr  
— 高斯激光束 c\Dv3bF  
 组件 x?3p3[y  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 }49?Z3  
— 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 *XJSa  
 探测器 b7-a0zaN  
— 视觉感知的仿真 -8IiQRS  
— 高帽，转换效率，信噪比 ;bX{7j  
 建模/设计 b|NEU-oy  
— 场追迹： ?V0IryF;  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 @9-qqU@  
R:Lu)d>=  
2. 系统说明  Dg@6o  
/=N`P &R#  
'Gk|&^  
yZ`\.GgC^&  
3. 建模&设计结果 r* U6govky  
jzQgDed ]  
不同真实傅里叶透镜的结果： "ggq7cJ}_  
b#sO1MXv  
SC#  
FEkx&9]  
4. 总结 \?j
(U8mB>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 e*tOXXY1  
m*1=-"P  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 x-[l`k.V  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 BsJClKp/  
1peN@Yk2W  
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。 )lZb=t  
WDcjj1`l  
应用示例详细内容 fIu/*PFPVY  
K$4Ky&89  
系统参数 v"`w'+  
n'SnqJ&}  
1. 该应用实例的内容 x`4">:IA  
RW'QU`N[Y  
j:0z/gHp$  
|q?A8@\u  
{J[0U
Z6  
2. 仿真任务 *p"%cas  
37VSE@Z+  
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。 Z',pQ{rD  
#soWX_>  
3. 参数：准直输入光源 d2pVO]l YZ  
.mMM]*e[0  
#<{sP0v*  
5( 3tPbm{  
4. 参数：SLM透射函数 $(BW |Pc  
~MOIrF  
j s
m{|'  
5. 由理想系统到实际系统 _T1|_9b  
7a2uNt,X  
% _N-:.S  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 `On%1%k8  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ]`LMy
t0  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 YM-,L-HMA  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 kEi!q  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 q%nWBmPZ~y  
LBTf}T\  
6:H@=fEv  
o<Q~pd#Ip,  
)Zox;}WK+  
应用示例详细内容 yTv
#T(of  
uZCPxog  
仿真&结果 1$4dzI()  
ZjWI~"]  
1. VirtualLab中SLM的仿真 alyWp  
@PutUYz  
 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~3"*,3@  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 QN":Qk(,q  
 为优化计算加入一个旋转平面 !Eu}ro.}  
@u?m4v{  
!IcPO  
d-y8c  
2. 参数：双凸球面透镜 ta%yQd
7  
#V@[<S2  
xtyOG  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `KB;3L  
 由于对称形状，前后焦距一致。 /; w(1)B  
 参数是对应波长532nm。 c1Skt  
 透镜材料N-BK7。 r[K%8Y8`  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。  _->d41  
bZLY#g7L"  
]@0C1r  
F P3{Rp  
XU_gvz  
h:xvnyaI  
3. 结果：双凸球面透镜 kZ$2Uss  
qx|~H'UuBN  
-e(e;e  
 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。 G0)}?5L1J  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 3s;^p,9 Y  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 x.8fxogz  
"Doz~R\\  
#A\@)wJ  
$Y,y~4I  
a]]eQ(xQ  
4. 参数：优化球面透镜 f?W_/daP  
9eBD)tnw  
[>![ViX  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 E6XDn`:  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 zcGmru|k  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 H\R
ejGR  
 透镜材料同样为N-BK7。 jl9hFubwW  
VkFMr8@|  
>e>%AMzo[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 w{mw?0  
Y \Gx|  
@CMEmgk~  
xIA]5@;a  
5. 结果：优化的球面透镜 SP.k]@P  
V/`vX;
%  
KT[ZOtu  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 $7"
Y/9Y  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 qF\w#nG  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 qA0PGo  

-^+fZBU;  
rU+3~|m  
>v2/0>U  
6. 参数：非球面透镜 __!LTpp  
.do8\  
S4\a"WYg  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 `*6|2  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 /%g+|C  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 R:4@a ':H  
j"K^zh  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,p{naT%R  
]~2iducB,  
EQN)y27poW  
Qk? WX (`B  
O uNPDq%  
7. 结果：非球面透镜 ?Z2`8]-E  
fV@[S  
9#TD1B/  
 生成期望的高帽光束形状。 Q3Pu<j}Y  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 vJxEF&X  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 3Q'vVNFh<  
l`.z^+!8@  
elAWQEus  
}4N'as/ZO  
To}eJ$8*5  
8. 总结 ,Kl:4 Tv  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 L&c & <+0T  
/5)*epF+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 P0yDL:X[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6@TU9AZS`  
fX]`vjM{  
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。 $33E-^  
n&Ckfo_D