[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) \bRy(Z)  
应用示例简述 3FY_A(+  
1. 系统细节 #{~7G%GPY5  
 光源 xv&S[=Dt  
— 高斯激光束 O(Td:Zdp  
 组件 \ %_)_"Q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 A?' H[2]w"  
— 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 a+'}XEhSC:  
 探测器 6d};|
#}  
— 视觉感知的仿真 sSy$(%  
— 高帽，转换效率，信噪比 uDI}R]8~  
 建模/设计 OsB?1;:  
— 场追迹： 7y>(H
<^>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 gE1|lY$NL  
&|NZ8:*+#  
2. 系统说明 1V0sl0i4  
0QMaM  
LhZZc`|7t  
kMqD iJ  
3. 建模&设计结果 qkiJHT  
*f?S5.  
不同真实傅里叶透镜的结果： [xWEf#', !  
_ Q{T';  
b.@H1L  
|[DV\23{G  
4. 总结
'#KA+?@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {9Db9K^  
yW{mK  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 C~{xL>I  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 G~`'E&/  
.@Hmg  
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。 =#
b4c>  
xl|ghjn  
应用示例详细内容 \+G.]|"Y  
2c"/QT  
系统参数 VZt;P%1;h  
T0s35z9  
1. 该应用实例的内容 2'|XtSj  
,cPkx~w0  
ruzMag)  
n$IWoIdbGN  
gO9'q='5l  
2. 仿真任务 ~37R0`C  
}+*w.X}L  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 4v0dd p  
Tw}@+-  
3. 参数：准直输入光源 N/(ofy  
@>+^W&  
sN"p5p  
7Y%!,ff  
4. 参数：SLM透射函数 !p-'t]  
-hQ96S8  
(6e!09P&  
5. 由理想系统到实际系统 UB5}i('L  
^6ExW>K  
) )fDOJ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 qw6EPC  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 )lQN)!.)  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 "9)1K!tH  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 n'! -Pv  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ])+Sc"g4k  
jQY>9+t  
"1_{c *ck  
Q~x*bMb.  
}P05eI  
应用示例详细内容 M|1eqR%x-?  
t^`<*H  
仿真&结果 I[tAT
[ <  
s4!|v`+$M  
1. VirtualLab中SLM的仿真 *K]>}  
z~GVvgd  
 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)。 OJnPP>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2q2p=H>&  
 为优化计算加入一个旋转平面 %{N>c:2I$  
'=KuJ0`nE9  
(k7;  
$ iX^p4v  
2. 参数：双凸球面透镜 6lB{Ao?|  
R1]v}f_I"  
;m-6.AV  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >l7eoj  
 由于对称形状，前后焦距一致。 34"{rMbQ  
 参数是对应波长532nm。 @C!JtgO%  
 透镜材料N-BK7。 YR$tPe  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 =YS!soO  
>VpP/Qf  
wxdh?sQ  
.F{}~K]  
!Ei Ze.K  
9'L1KQ  
3. 结果：双凸球面透镜 Y?"v2~;3  
gJWlWVeq$  
fJSV)\e0  
 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。 X=S}WKu  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $i1>?pb3
 
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &F@tmM~  
*~\;&G29Y  
g7E`;&f  
B1 jH.(  
1Ud t9$~T  
4. 参数：优化球面透镜 ~|$) 1  
!VJT"Ds_  
@E&X&F%  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 D9@<#2-  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ( SC7m/  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 y$;zTH_6j  
 透镜材料同样为N-BK7。 Yp?a=R  
L@^!(  
{kY`X[fvZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 dxae2 tV  
9e :d2  
>E2WZHzd2  
T^f&58{ 7  
5. 结果：优化的球面透镜 YA/H;707l  
K7d1(.  
BhhK|U/  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 hH|XtQ.n^  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 &`\kb2uep  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 N|^!"/  
st1M.}  
}gi`?58J6  
,_4KyLfBF  
6. 参数：非球面透镜 E!(`275s  
u0$5Fd&X  
_oyL*Cb  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 J3!k*"P  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =,}!Ns{k  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 :;gwdZ  
m<VL19o>R  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4tN~UMw?  
H"Em|LX^  
BRQ
5  
70 DQ/b  
/(}l[jf  
7. 结果：非球面透镜 rH9|JEz  
DW;.R<8  
i\c^h;wX  
 生成期望的高帽光束形状。 iOA3x 8J  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 >5YYij5Aj  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Vt 5XC~jK  
(4/`@;[  
.cnw?EI  
L?pvz}  
Lw
78v@dY  
8. 总结 n ;f
Tx  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ay. q
)  
jZgnt{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 doU
qUak  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 REe%>|   
;{#M  
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。 uY#58?>'j  
;Z0cD*Jb