[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) Y)*lw  
应用示例简述 udZ: OU<  
1. 系统细节 -9*WQU9R  
 光源 2!otVz!Mh  
— 高斯激光束 $B?7u@>,  
 组件 >C}RZdO~  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 >oNk(. %  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 Bw=[g&+o1@  
 探测器 G!;[If:<e  
— 视觉感知的仿真 +=k|(8Js#  
— 高帽，转换效率，信噪比 C|zH {.H  
 建模/设计 X[
~CLKH(  
— 场追迹： ;2|H6IN"  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 7 f*_  
w;$+7  
2. 系统说明 FOA%(5$4  
*n'xS L  
r
?
I(me,  
Q8q_w2s,  
3. 建模&设计结果 R*0F)M  
B~#@fI
L  
不同真实傅里叶透镜的结果： W8NA.  
.Cus t  
R4(8]oUW  
9p4U\hx  
4. 总结 Z :+#3.4$3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %4Zy1{yKs_  
-JENY|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。 ;#i$0~lRl  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?63JQ.;  
*~uuCLv_  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 z0[ZO1Fo(  
Z5[:Zf?h7J  
应用示例详细内容 [;Ac
V73  
F8Wq&X#r  
系统参数 Ohag%<1#  
Ig KAD#2a  
1. 该应用实例的内容 }2,#[mM  
?|GxVOl  
[9_ (+E[}  
8|NJ(D-$  
 ]:fCyIE  
2. 仿真任务 -(}1o9e\7  
G9inNz*Cx  
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。 ji -1yX  
# :w2Hf6Q  
3. 参数：准直输入光源 =+S3S{\CK  
9lJj/  
"\r~,S{:  
XSjelA?  
4. 参数：SLM透射函数 W? ||9  
ja- ~`  
wP0+Xv,  
5. 由理想系统到实际系统 >?eTbtP  
;S`-9}6  
mS}x2&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 8I0Tu  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。  ca*[n~np  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 L_K\i?  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ~C7<a48x  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 1DtMY|wP  
:yjK*"T|OD  
2\B9o `Y  
>TnQ4^;v.  
E0^%|Mh]b  
应用示例详细内容 YQdX>k  
cievC,3*  
仿真&结果 _JTxm>  
EvQwGt1)P  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ]~S+nlyd<  
yL x .#kx6  
 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)。 QsJW"4d  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 DE\bYxJ  
 为优化计算加入一个旋转平面 q,+kPhHEgy  
xTFrrmxOf  
~uR6z//%  
(2bZ]  
2. 参数：双凸球面透镜 6y,P4O*q  
w1@b5-  
S50x0$%<W  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 /dJ)TW(Ir  
 由于对称形状，前后焦距一致。 F0'A/T'ht  
 参数是对应波长532nm。 oA;Ty7s  
 透镜材料N-BK7。 Iei7!KLW  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ~/jxB)t  
tK|9qs<%  
-N7L#a  
hdr}!wV  
3E!<p  
Jhsv2,8 {  
3. 结果：双凸球面透镜 j H.Ju|nO  
^Z>B/aJq  
b?]ly(  
 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。 f UF;SqT  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2iPmCG  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 8\)U|/A7  
]a6O(]  
H8-D'q>R  
{#1j"  
7}'A)C>J;  
4. 参数：优化球面透镜 x #tu  
!q$&JZY  
?l, X!o6  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 O/Y\ps3r  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 }xf='lE  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 wHOlj)CZ  
 透镜材料同样为N-BK7。 =qp}p'BYe  
5&<d2EG6l'  
\7t5U7v8U  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 E +Ujpd  
G=C5T(  
xv$)u<Ve  
k~1j/VHv  
5. 结果：优化的球面透镜 X$-boe?  
I>H;o{X#  
?{"XrQw
  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 P^8^1-b  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 e|b~[|;*=  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 b$v[@"1  

fwi};)K  
A-a17}fta  
8 _4l"v p  
6. 参数：非球面透镜 <o&o=Y8  
`!nJS|  
s-C!uq  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 vXyuEEe  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 A,m4WO_q3  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 }iua] 4|  
)@Zc?Da  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -yC:?  
W&+y(Z-t  
1KTabj/C  
-XBKOybHBO  
K,eqD<  
7. 结果：非球面透镜 "WYA  
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o a  
oe(9mYWKa6  
 生成期望的高帽光束形状。 6kt]`H`cfJ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 &GdL 9!hH  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
cq
*p9c  
~~C6)N~1  
&l.x:eD  
X,RT<GNNb  
[8F \;  
8. 总结 6P;o 6s  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |H ^w>mk  
F+ffl^BQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 L]k*QIn:h  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  d?:`n9`  
3<c*v/L{C\  
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。 m_Mwg  
{UB%(E[Mr