[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) #H|j-RM2  
应用示例简述 od5w9E.  
1. 系统细节 LHHDt<+B  
 光源 X^ ^?}>t[  
— 高斯激光束 S)'q:`tZo  
 组件 #Lxj )  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $MJDB  
— 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 Y3MR:{}  
 探测器 0ZID @^  
— 视觉感知的仿真 2GD mZl  
— 高帽，转换效率，信噪比 { Sliy'  
 建模/设计 $NGtxZp  
— 场追迹： l LD)i J1  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ?;KJ (@Va  
SVs~
,  
2. 系统说明 =iK6/ y`  
VrGb;L'[  
KEVy%AP=*h  
0Li'a{n2  
3. 建模&设计结果 :AE;x&  
?9r,Y;,
H  
不同真实傅里叶透镜的结果： 3~3(G[w  
QRmQ>  
}b]y 0"  
iJaNP%N  
4. 总结 9uq+Ve>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /DG`Hg  
+SA<0l  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2wuW5H8w{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 jQ\ MB  
]B
QWA  
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。 ^1Zq0  
69I.*[  
应用示例详细内容 |3T|F3uEX  
wyzBkRg.  
系统参数 !q6V@&  
X @jYQ.  
1. 该应用实例的内容 <,cIc]eX  
+uiH0iGS  
]Y: W[p  
g@6X|W5,J  
rPGE-d3  
2. 仿真任务 Lz>{FOR  
`~+a=Q  
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。 .6Lhy3x  
/'=^^%&:B  
3. 参数：准直输入光源 #z^1)7  
U;Y}2  
k-DB~-L  
U*fj5  
4. 参数：SLM透射函数 tG^?fc  
KsU&<eQ  
D*r Zaqy  
5. 由理想系统到实际系统 [BR}4(7  
79B`w #  
GxBPEIim  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 )E~\H+FP6  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 %b%<g%@i  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 A8Z?[,Mq!  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 (kNTXhAr4  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 BaTOh'52  
jc~*#\N  
C\>Mt  
?gMrcc/{  
bOIM0<(h  
应用示例详细内容 ,<j5i
?  
hsVJ&
-#  
仿真&结果 @C [|'[xQ  
I)%jPH:ua  
1. VirtualLab中SLM的仿真 c^)E:J/  
P<JkRX  
 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)。 `1}?{ud  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 s!fY^3  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~+iJp
W  
$`dNl#G,  
0?;Hmq3  
OQ&D?2r  
2. 参数：双凸球面透镜 DMZ aMY|  
Qg$Nj=Cw  
<RVtLTd/  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 o@`E.4
 
 由于对称形状，前后焦距一致。 C2|2XL'l(C  
 参数是对应波长532nm。 =X5&au o  
 透镜材料N-BK7。 ~ 2oP,  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 -R \@W q@  
R*{?4NKG  
q]%bd[zkz  
4lf36K,  
]`H.qV  
^JVP2L>o*  
3. 结果：双凸球面透镜 $$f$$  
7b%
Cl   
4S EC4yO  
 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。 EAE\Xv  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 }w^ T9OC  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 >MY.Fr#.m  
K0H!Ds9  
v/+
}FS=  
f>/ 1KV  
C|@k+^S  
4. 参数：优化球面透镜 {u6fa>R&$  
+F&]BZ  
%FFm[[nxI  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 <n#V  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ?q}wl\"8  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 w$:)wyR-  
 透镜材料同样为N-BK7。 aDv/kFfn  
xKzFrP;/{  
yzR=:0J  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Hf!4(\yN  
Zw\V}uXI?  
5GL+j%7  
|5B9tjJ"  
5. 结果：优化的球面透镜 q0Lt[*q3R  
je3n'^m  
gH)B` @  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。
CyDf[C)=  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 8'Bl=C|0X  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 0BE^
qe  
nKkTnTSa  
{ (,vm}iFL  
&+^ Y>Ke  
6. 参数：非球面透镜 U)]n
atB  
pv SFp-:_  
:Fp
Bz~!a  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 `b'J*4|oGo  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 7]zZha4X  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 )'|W[Sh?  
lS
-i9U/,>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "FvlZRfXj  
tKG
sr
goV  
e-)1K  
U%\2drM&]  
x99 Oq!  
7. 结果：非球面透镜 Y!$z7K  
0j MI)aY.  
F|{?GV%hF  
 生成期望的高帽光束形状。 j&GK
pt  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 1A.\Ao  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Nj8)HR  
<qt%MM [Y  
&B7KWvAy  
]%hI-  
Mg/2w  
8. 总结 1V?)zp  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 --)[>6)I  
%'O(Y{$Y.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |JQKxvjT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ) <~7<.0  
P~Owvs/=  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ^IkMRlJh%  
HbVm O]#$D