[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) ,~iAoxD5jY  
应用示例简述 f}!26[_9{  
1. 系统细节 __c_JU  
 光源 DyZ90]N  
— 高斯激光束 O~xmz!?=  
 组件 Xlw=R2`)~  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 va;w
Q~&  
— 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 d2C:3-4  
 探测器 SLo/7$rct  
— 视觉感知的仿真 ".ZiR7Z:$Y  
— 高帽，转换效率，信噪比 !m2k0|9  
 建模/设计 E9hWn0 e  
— 场追迹： r&DK> 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。 +rY0/T_0,  
{`Z)'G\`  
2. 系统说明 lhTbgM  
X>>rvlDN  
o3kj7U:'x  
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W  
3. 建模&设计结果 cf'Z#NfQ  
A-$BB=Ot  
不同真实傅里叶透镜的结果： eX@q'Zi  
m`"s$\fah  
5?MvO]_  
1gJ!!SHPo  
4. 总结 Mw.+0R!T  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 GAlO<Mu
  
vGw}e&YI  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 quYZD6IH  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5ntP{p%>  
R[;Z<K\Nn?  
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。 ^B9wmxe  
|M_Bbo@ud  
应用示例详细内容 KK?~i[aL  
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sU  
系统参数 -(G2@NG  
~/%){t/uLY  
1. 该应用实例的内容 =3p h:t  
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.KH  
nLg7A3[1v  
`39U I7  
2. 仿真任务 _HQa3wj  
~Zm(p*\T  
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。
:O%O``xT  
OA0\b_  
3. 参数：准直输入光源 4E)[<%  
Q~kwUZ  
;Z*RCuwg  
($TxVFNT  
4. 参数：SLM透射函数 :xV&%Qa1  
4$"Lf'sH6  
L"a#Uu8  
5. 由理想系统到实际系统 |7-tUHMo[  
s7?kU3y=s  
S}E@*t2h  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 V1G]LM  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 C&T3vM  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 4C:YEX~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 )".gjW8{#L  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 i=4bY[y  
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n  
r4sR5p]|  
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@b zrJ7$  
应用示例详细内容 A@] n"  
`uj`ixcR  
仿真&结果 Ub$$wOsf  
L[K_!^MZ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 <5q
}j-Q  
`@&qf}`  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 wK_}`6R/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 P<hqr;  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~"N]%Cu  
f19 i !  
yBoZ@9Do  
vBp5&*  
2. 参数：双凸球面透镜 ]~P?  
KK+Mxoj,  
+CkK4<dF  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =aCv Xa&,  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ~$$V=$&  
 参数是对应波长532nm。 ICi- iX  
 透镜材料N-BK7。 oOlI*/OMb  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Qi%A/~  
JnZxP> 2B  
YpL}R#  
ZBGI_9wZ  
<3qbgn>}b  
{1Qwwhov  
3. 结果：双凸球面透镜 P7o6B,9  
~(8A&!#,!  
c(jA"K[|b  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 cZYX[.oIB  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Rq7ksTo  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ubLLhf  
,rd+ dN  
/vMpSN|3  
!qR(Rn  
_D:/?=y;e  
4. 参数：优化球面透镜 |] YT6-?.  
sxqXR6p{  
ZjcJYtD  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 o+na`ed  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^2=zp.)  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 T:ck/:ZH  
 透镜材料同样为N-BK7。 W%P&o}'  
j% nd  
f,1rmX1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 A!J5Wz>Q5  
^j` vk  
0nS6<:  
jsR1jou6  
5. 结果：优化的球面透镜 ^uj+d"a)  
?`vb\K<5H;  
Xy{b(b;9  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ,QQ:
o'I!  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 K5KN}sRs"  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 UY+~xzm  
p.%$  
OjCT%6hy;  
?Cws25G  
6. 参数：非球面透镜 U +]ab  
qgDBu\  
f|`{PP`\  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ]-6 G'i?  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 'G^=>=w|Nv  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 iTX.?*  
\yy!?UlaI  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )#Id2b~  
P.wINo  
i{8=;  
&F:7U!  
<Z&gAqj 2  
7. 结果：非球面透镜 rYLNV!_  
56)B/0=  
ijTtyTC  
 生成期望的高帽光束形状。 !nu['6I%  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 l>G#+#{  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 jfWIPN  
o{ (v  
@|^Ch+%@  
OT[t EqQ  
/Iskjcc60W  
8. 总结 7HF\)cz2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ik,w3}*P*  
s?2;u p*D  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 n`hSn41A  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *rbayH  
u Qj#U m8  
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。 7#&sG  
81g&WQ'