[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) ke +\Z>BWN  
应用示例简述 )5;|mV  
1. 系统细节 X)9|ZF2`  
 光源 )s 1 Ei9J  
— 高斯激光束 =E~SaT  
 组件 ^'sOWIzeiY  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )MM(HS  
— 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 JvW!w)$pY  
 探测器 <lPHeO<^]  
— 视觉感知的仿真 xxdxRy9/  
— 高帽，转换效率，信噪比 dUceZmAl  
 建模/设计 2b#>
~  
— 场追迹： %=v<3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *;.:UR[i  
hM(Hq4ed,  
2. 系统说明 O}lqY?0*  
DB] ]6  
N9f;X{  
n6INI~,  
3. 建模&设计结果 :Sk<0VVd7  
%o0.8qVJi  
不同真实傅里叶透镜的结果： 3e^'mT  
mO\=#Q>  
jRjQDK_"ka  
dFpP_U  
4. 总结 {y:+rh&  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (]<G)+*  
?[O Sy.6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <{1 3Nd'o  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 pC)S
9Kl  
gJZ9XLPC  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 FkoN+\d  
vnz}Pr! c  
应用示例详细内容 v[?eL0Z  
B;L^!sL
P  
系统参数 Aa%ks+1  
=G<S!qW  
1. 该应用实例的内容 \V<deMb=  
s0'Xihsw6  
\6Hu&WHy  
%G~%:uJ5  
gB#$"mq,  
2. 仿真任务 ch}(v'xv(  
.aR$ou,7  
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。 D
#&N?<}  
s^AZ)k~J(  
3. 参数：准直输入光源 RDp(Ci  
iW<B1'dp  
/F @a@m|  
D&&11Iz&  
4. 参数：SLM透射函数 !Lj+&D|z  
P!2[#TL0  
$yg}HS7HC  
5. 由理想系统到实际系统 1Xu^pc  
;tLu  
C{):jH,Rf  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Q1@V?`rkS{  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 xo_Es?  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 $
X;fz)u  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Ib8xvzR6I&  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 niN$!k+Jr  
o%tvwv  
u7<s_M3%N  
F D6>[W  
Kth^WHL  
应用示例详细内容 }mw31=2bD  
;HaG-c</  
仿真&结果 e[8p/hId  
6*2z^P9FRj  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ve /Q6j{  
'rdg  
 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)。 `ja*
*re  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 
kST
 
 为优化计算加入一个旋转平面 wBXgzd%L  
`795K8  
%k3a34P@  
PV%7m7=x  
2. 参数：双凸球面透镜 S\jN:o#b  
&sQtS  
e&u HU8k*  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 k^.9;FmQ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 u]ZCYJ>  
 参数是对应波长532nm。 !g~xn2m$R  
 透镜材料N-BK7。 ,saf"Ed=  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Jj'~\j  
E$rn^keM  
2,<!l(X  
HtIM8z#/  
A:ef}OCL  
p]#%e0  
3. 结果：双凸球面透镜 .)mw~3]  
T;}pMRd%  
4jrY3gyB
X  
 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。 YXa^jFp  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 @$;"nVZ4v  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ^r$P&}Z\b  
PhM3?$  
fN>o465I6  
yHhBUpIo  
Z%MP:@z  
4. 参数：优化球面透镜 l23#"gGb  
e2%Y8ZJG.  
3%xj
-7z W  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 pXCmyLQ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 c0jC84*v  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 *A O/$K@Ma  
 透镜材料同样为N-BK7。 ek#{!9-  
/'p(X~X:l  
bY;ah;<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 F\&R nDJ  
5"6Y=AuQ6  
3m?3I2k  
_y),C   
5. 结果：优化的球面透镜 $q{-)=-BXQ  
j
#0@%d  
y%\kgWV  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 pVPCxP  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Je+z\eT!5<  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2bfKD'!aH  
Fmk, "qs  
Z@ *^4Ve  
a%sr*`  
6. 参数：非球面透镜 W)?B{\  
aDTNr/I  
/WB^h6qg  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Ylll4w62N  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Lu6!W  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 S=ebht=  
*K'(t  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Y|g8xkI}XB  
sC48o'8(  
InM
F$pw  
a&p|>,
WS  
Lt.a@\J'_  
7. 结果：非球面透镜 !i
A0u  
(5re'Pl  
%<DXM`Y  
 生成期望的高帽光束形状。 kf>oZ*/  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \SS1-UbL  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 } O8
|_d  
)VID ;l;4  
N)03{$WM  
yNP M-  
S v$%-x^t  
8. 总结 lW1Al>dW<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 tpO%)*  
OW
\r }  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?k]^?7GN  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 aRdzXq#x  
8TZNvN4u  
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.jcKt  

N2vSJ\u