[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) p >aw  
应用示例简述 F^rl$#pCS  
1. 系统细节 b1=pO]3u  
 光源 XGIpUz  
— 高斯激光束 z!CD6W1n  
 组件 v3^t/[e~:  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 W5/};K\.  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 U;gp)=JNT  
 探测器
qGa<@
b  
— 视觉感知的仿真 Qa?aL  
— 高帽，转换效率，信噪比 JS7dsO0;  
 建模/设计 &<h?''nCy  
— 场追迹： }ecsGw  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )ddsyFGW  
RbAt3k;y  
2. 系统说明 /q*KO\L  
IMaYEO[  
Wp
4K6x  
d*%Mv[X:<  
3. 建模&设计结果 mJ$Htyr  
@dV9Dpu  
不同真实傅里叶透镜的结果： V6+Zh>'S  
\HG$V>2  
:c<*%*e  
!a[
$)c  
4. 总结 6Ahr_{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,s? dAy5  
+2y&B,L_Wh  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p
`p?li  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 NL-_#N$  
8^T2^gs  
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。 gvo?([j-m  
I>Y{>S  
应用示例详细内容 Y^3)!>  
4d-q!lRpa  
系统参数 l0#4Fma  
5H
y3\_ +  
1. 该应用实例的内容 `Sx.|`x8  
M8_R  
dyl 0]Z  
qmID-t"  
mt^`1ekoY  
2. 仿真任务 N(BiOLZL6  
9m~t j_
  
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。 (HJ$lxk<2h  
9'X@@6b*'  
3. 参数：准直输入光源 !l"tI#?6W%  
BPiiexTV9  
QES^^PQe:  
U1kh-8  :  
4. 参数：SLM透射函数 yDuq6`R*  
1b+h>.gWar  
Z+,CL/  
5. 由理想系统到实际系统 wo]ks}
9  
$^IjFdD  
Qpw@MF2P  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9R>~~~{-Go  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 L}b'+Wi@  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |G=FqAXH  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Oc~VHT  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 1~L
\s}|2d  
B6uRJcD4  
Kk>DYHZ6y  
/]g>#J%b  
lfRH`u  
应用示例详细内容 g+3Hwtl  
/D8EI  
仿真&结果 u9,=po=+7f  
G}q<{<+$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 FXxN>\76.  
2;h+;G  
 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)。 I<KCt2:X  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ,A?{~?u.  
 为优化计算加入一个旋转平面 FF jRf  
V4Qz*z%  
d96fjj~  
]h0Y8kpd  
2. 参数：双凸球面透镜 D>S8$]^Dm  
G-ZhGbAI7  
E;$$+rA  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ]
.`_, IO  
 由于对称形状，前后焦距一致。 5DUi4 Cbgy  
 参数是对应波长532nm。 IBDVFA  
 透镜材料N-BK7。 N|o>%)R  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Z"]xdOre  
8M~u_`6  
i
!tc  
Eh:yRJ_8  
1B(G]o_>!  
yj'Cy8  
3. 结果：双凸球面透镜 kM,@[V  
fmBkB8  
=8@RKG`>;  
 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。 -&$%|cyThQ  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 <347 C{q  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 m+p4Mc%u  
y&h~Oa?,;  
+hZ] B<$  
aw]8V:)$J  

DVbYShB  
4. 参数：优化球面透镜 T:Bzz)2/  
kF#{An)P  
";o~&8?)  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 3|jn,?K)N  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 (&k')ff9K  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 \Ec X!aC  
 透镜材料同样为N-BK7。 } mgVC  
Nz}|%.GP"  
v [dAywW  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1+Sg"?8  
2UQN*_  
GsI[N%  
f]hBPkZ6  
5. 结果：优化的球面透镜 Sio1Q0  
aD0Q0C+  
:J<Owh@  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 makaI0M  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 n<=y"*  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Ca$y819E2  
F_K  
hjw4Xzju  
gfV]^v  
6. 参数：非球面透镜 ]Qh[%GD  
iOKr9%9?Z  
:vw0r`  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ZBPd(;"x+  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 2-QuT"Gkd  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 }5QZ6i#  
^tQPJ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 K3j_C`Se  
C3]
\$  
E*Pz <  

)j]gm i"  
!Jk(&.  
7. 结果：非球面透镜 6\%r6_.d  
,xm;JXJ  
]r"31.w(  
 生成期望的高帽光束形状。 c
b\jrbj6  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 9yO{JgKA  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 3csm`JVK  
5w]DncdQ~  
>fW+AEt\JB  
:y4)qF  
K-N]h  
8. 总结 vx({N?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <\B],M1=s=  
x8\E~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。 nh _DEPMq  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 zv8aV2?D  
aS 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。 }IxY(`:qs  
)6O\WB|