[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) {J aulg  
应用示例简述 o0yyP,?yh  
1. 系统细节 @M]uUL-ze  
 光源 KOQiX?'  
— 高斯激光束 #F>7@N:5  
 组件 d]3c44kkK{  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 "7w
~0?}  
— 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 gKp5*  
 探测器 WO}l&Q  
— 视觉感知的仿真 B #[URZ9S  
— 高帽，转换效率，信噪比 YN=dLr([<  
 建模/设计 Nu/D$m'PY  
— 场追迹： fG *1A\t]  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 tEU}?k+:j)  
>"OwdAvX  
2. 系统说明 | c:E)S\  
|E& Fe8  
-K"" 4SC2  
Z$UPLg3=;_  
3. 建模&设计结果 -dj9
(~?^  
v?BVUH>#
9  
不同真实傅里叶透镜的结果： Fi7G S;  
2s^9q9NS"  
`.MY"g9  
jY~W*  
4. 总结 +*W9*gl  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S.: m$s   
LnwI 7uvq  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2H,^i,  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 V`ODX>\  
U{ZE|b.?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。 v?s]up @@h  
MD"a%H#p  
应用示例详细内容 $0kuR!U.N  
"7> o"FQ  
系统参数 }NH\Q$IU  
X0
QY:?  
1. 该应用实例的内容 D.!ay>o0#  
g':/hlQ  
%^`b)
  
*A^j>lV  
34D7qR  
2. 仿真任务
v$WH#;(\  
].TAZ-4s  
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。 bNH72gX2Yh  
+vDEDOS1  
3. 参数：准直输入光源 d
y}O6  
m L#%H(  
|9fvj6?Y  
GlVb|O"  
4. 参数：SLM透射函数 &N+,{7.  
hJ)\Vo  
OI8Hf3d=  
5. 由理想系统到实际系统 #mK/xbW  
A`#/:O4|f  
Y=NXfTc
 
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ~.:9~(2;  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 LR(
Q.x  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 (TX\vI&  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 T#o?@;  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 $i|c6&  
MrW*6jY
@  
/Ezx'h3Q  
(G E)  
7_=7 ;PQ<  
应用示例详细内容 #"T< mM7  
:rdw0EROy  
仿真&结果 >*wF~G*k  
Pse1NMK9 [  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?<*mIf:?  
L[j73z'  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 pv}k=wqJ1  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 1xBg^  
 为优化计算加入一个旋转平面 51)Q&,Mo#  
3iKy>  
n[E#K`gg'  
=V[e
y  
2. 参数：双凸球面透镜 34Fc oud);  
*EB`~s  
yF _@^V  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 fr19C%{  
 由于对称形状，前后焦距一致。 =*[98
%b   
 参数是对应波长532nm。 z_ 01*O  
 透镜材料N-BK7。 x!i(M>P  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 |e%o  
e7$ZA#A_5v  
4
PcsU HR  
4t]YHLBS  
1KI,/H"SY  
"44A#0)B'l  
3. 结果：双凸球面透镜 O:I"<w9_1  
J% b`*?A  
T, z80m}  
 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。 S>6f0\F/Y%  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 82>90e(CH]  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 rgK:ujzW!  
Q,`R-?v  
JO&~mio  
SKUri  

fDzG5}i  
4. 参数：优化球面透镜 Qm >x?  
HtN!Hgpwg  
V~~4<?=A  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 m4r!Ck|  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 </jzM?i  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 *}@zxFe+  
 透镜材料同样为N-BK7。 O'i!}$=g  
2X)n.%4g$;  
;Pd nE~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?nwFc3qw  
cU[^[;4J<  
r2xXS&9!|  
1[
4)Sq?  
5. 结果：优化的球面透镜 l`wF;W!  
"{@Q..hxC  
jI;iTKjB(  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 FD*)@4<o  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 e{}oQK  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 GI ;  
)UoF*vC(  
`alQmGUZ
 
y+"6Y14  
6. 参数：非球面透镜 ';>A=m9(4%  
%RS~>pK1  
2|re4  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 V:Lq>rs#  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~rl,Hr3Zo  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 -V_iv/fmM  
|ler\"Eu  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )/vse5EG+  
xk/osbKn  
Fs}vI~}  
!VoAN5#;  
Pf/_lBtL  
7. 结果：非球面透镜 U%?  
?\.DG`Zxc  
PCkQ hR  
 生成期望的高帽光束形状。 .G~Y`0  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 /]
@1IC{Lk  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 n]Z() "D  
+k<0:Fi  
\}p!S$`  
O`rKxP  
t)__J\xF  
8. 总结 JsA.jqkB  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 W-8U~*/  
U{[ g"_+~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 QrSF1y'd  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
Ix59(g  
l =X6m(  
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。 4F=cER6l  
DKnlbl1^?