[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) Sx8l<X  
应用示例简述 `=79i$,,t  
1. 系统细节 @(-yrU  
 光源 Dl%?OG<  
— 高斯激光束 {XtoiI  
 组件 flG=9~qcGQ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 =7 VCtd/  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 nbGoJC:U  
 探测器 0q{[\51*  
— 视觉感知的仿真 3DW3LYo{  
— 高帽，转换效率，信噪比 6lsL^]7  
 建模/设计 yRC3 .[  
— 场追迹： ic-IN~J-  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 gN?0m4[$i  
<Nex8fiJ9  
2. 系统说明 jYWw.g<  
H"+wsM^@  
HA!t$[_Ve  
9? 2  
3. 建模&设计结果 66Gx.tE  
^agj4$  
不同真实傅里叶透镜的结果：  \~>e_;  
OV[`|<C '  
?E<c[*F05  
WfG(JJ  
4. 总结 Vclr2]eV4O  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3B{[%#vO  
!\;:36B#6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +I52EXo  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 F$Q04Qw  
Jx$iwu  
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。 < Dd%  
+8AvTSgX%  
应用示例详细内容 3]/.\(2  
; 0ko@ \Lq  
系统参数 =&7@<vBpy  
:)IV!_>'d  
1. 该应用实例的内容 kUa)smh
 
9tK>gwb  
jl}$HEI5m}  
s+
,&|;Q  
XP-C  
2. 仿真任务 #.ct5  
GK?4@<fY  
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。 \a))  
,l HLH  
3. 参数：准直输入光源 3b!,D  
{%b }Z2  
qu~X.pW  
C\Vg{&'  
4. 参数：SLM透射函数 2z_2.0/3  
$^_|j1z#i  
nt ,7u(  
5. 由理想系统到实际系统 \Q&,ISO\  
&yIGr`;  
g97]Y1g  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 !aNh!  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 S1bAu <  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 @dgH50o[  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 2YOKM#N]  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _xrwu;o0}  
\
+nGOvM  
*:hyY!x  
B,vOsa"x6`  
t6lE#<xZV;  
应用示例详细内容 vl:J40Kfn  
XOy2lJ/  
仿真&结果 4=[7Em?oLb  
t'1Y@e  
1. VirtualLab中SLM的仿真 {fDTSr?/  
E(^0B(JF  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 H?
`g!cX  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 !HK^AwNY  
 为优化计算加入一个旋转平面 edvFQ#,d  
p_2pU)%  
"y;bsZBd"  
a~]bD  
2. 参数：双凸球面透镜 1S:|3W  
E D"!n-Hq  
_yH`t[  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 'Ot,H_pE  
 由于对称形状，前后焦距一致。 }#`:Qb \U  
 参数是对应波长532nm。 }< 5F  
 透镜材料N-BK7。 m:+8J,jW  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 NwlU%{7W6  
~DF:lqwWP  
6^)}PX= *  
Ykqyk')wm  
-db75=  
OMrc_)he\  
3. 结果：双凸球面透镜 )3A{GZj#6  
jd-glE,Y/  
</"4 zD|  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Vb|#MNf)  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 CE%_A[a  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 e Y$qV}  
h9s >LY  
g);^NAA  
)_7>nuQ6  
(bp9Pjw  
4. 参数：优化球面透镜 ,&^3Z  
39i
9wrP  
MGpt}|t-  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 -yAQ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 C.Uju`3  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 P9Q~r<7n  
 透镜材料同样为N-BK7。 Cby;?F6w  
Qdk6Qubi!  
iq$$+y,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -~{c u47_  
'tgKe!-@  
6IcNZ!
j98  
u{<"NR h  
5. 结果：优化的球面透镜 }_'IE1bA  
A^\.Z4=d"  
=='Td[  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 2x]>l? 5b  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 YZf6|  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 dihjpI_  
ZP\M9Ja  
=8Jfgq9E  
eV^d6T$  
6. 参数：非球面透镜 s^Nw%KAv  
}L=/A7Nk>  
H6*^Ga  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 `r"+644  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 WsU)Y&  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 9m2, qr|  
!|hoYU>@2L  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 K)tQ]P  
HSUI${<  
tC?=E#3V  
z4%uN|V  
f"[J"j8  
7. 结果：非球面透镜 #p(h]T32  
BXms;[  
Kb#4ILA  
 生成期望的高帽光束形状。 !LMN[3M_  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 jl.p'$Fbn  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 q%n6K  
VZr>U*J[:  
#AkV/1Y  
!%+2Yifna  
e~%  ;K4  
8. 总结 8I20*#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6k{2 +P  
mYN7kYR}<`  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 h` U?1xS  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 j`'`)3f  
x5`br.b  
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。 J?@DGp+t  
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