[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) n/skDx TE  
应用示例简述 ] :;x,$k  
1. 系统细节 *#YZm>h  
 光源 J[<Zy^"Y;  
— 高斯激光束  E4eXfu  
 组件 44}5o  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 mi] WZlg$  
— 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 v\,N"X(,  
 探测器 ??"_o3  
— 视觉感知的仿真 B`mJT*B[  
— 高帽，转换效率，信噪比 KZjh<sjX|  
 建模/设计 *U^Y@""a  
— 场追迹： d AcSG  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 r+bGZ  
D[yyFo,z  
2. 系统说明 5z_d$.CIc  
8)0]cX  
?z1v_Jh  
MOD&3>NI  
3. 建模&设计结果 o^/ #i`)  
3Cj)
upc  
不同真实傅里叶透镜的结果： elR'e6Q  
_4N.]jr5  
bKpy?5&>  
~`AB-0t.u  
4. 总结 P{9:XSa%  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <}J!_$A  
{T-\BTh&Q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -i8KJzPL f  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #zl1#TC{(  
:dt[ #  
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。 Y]([K.I=  
-LiGO#U  
应用示例详细内容 jUm-!SK}q  
Hi09?AX  
系统参数 57q=  
Q|)>9m!tt  
1. 该应用实例的内容 $YX{
gk>  
ceG\Q2  
`a&L  
m~&  
{c*$i^T  
2. 仿真任务 2V@5:tf  
\< .BN;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。 uU 7 <8G  
jOV6%  
3. 参数：准直输入光源 q8$t4_pF  
P7-k!p"  
Ve(<s  
iW6O9~  
4. 参数：SLM透射函数 tKt}]KHV  
%AO6=  
0i\
>(o  
5. 由理想系统到实际系统 zdwQpB,+^  
Dd1k?  
Z+k) N  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "zq'nV=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 :=B.)]F.)  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 =Q9^|&
6  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 zn>lF  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 3g;Y  
qefp3&ls  
oSrA4g
 
0G8@UJv6  
*B3f ry  
应用示例详细内容 0hoMf=bb$  
US)i"l7:H*  
仿真&结果 V<9L-7X 8  
Tg^8a,Lt  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ^Z)7Z% O  
+~V_^-JG&  
 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)。 fc~fjtqwvz  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 1T#-1n%[k(  
 为优化计算加入一个旋转平面 Ze%S<xT!O  
2;sTSGDG  
fcdXj_u  
D N!V".m`J  
2. 参数：双凸球面透镜 qVh?%c1.Y  
,C6(  
i]<@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 |WaWmp(pQ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 >aJmRA-C}  
 参数是对应波长532nm。 O h e^{:  
 透镜材料N-BK7。 "S#$:92  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ky|kg@n{  
)vq}$W!:9  
#om Gj&  
Ia%cc L=  
R>"pJbS;L  
.*N,x(V  
3. 结果：双凸球面透镜 9 5!xJdq  
#q:j~4)h  
P6%qNR/ 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。 #^RIp>NN9  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 1CJ1-]S(3  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 O_ r-(wE4  
dUB;ZB7  
YN)qMI_`A  
oTvg%bX  
Jhj ]`$J  
4. 参数：优化球面透镜 IgJG,!>h  
\GHj_r  
n=b!c@f4  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Pjq9BK9p  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @B0fRG y  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 <,O|fY%  
 透镜材料同样为N-BK7。 gGNo!'o  
0>m$e(Z  
BT(eU*m-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0<uL0FOT  
A PSkW9H  
DPY+{5
q2  
elM<S3  
5. 结果：优化的球面透镜 6 [bQ'Ir^8  
|9i[*]  
!gyW15z'  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 6a9:P@tY  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 `!X8Cn  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 @
eb
Y_*  
@=g{4(zR^  
,V!Wo4M  
Bs3&yEq(  
6. 参数：非球面透镜 cC9Zc#aK  
9[~.{{Y  
@}^VA9ULK  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 w[vccARQ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 BSkmFd(*  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 nCV7(ldmH  
uYO$gRem  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y:zNf?6&  
) F -8  
tw 3zw`o:  
?1|\(W#  
MYJMZ3qBi  
7. 结果：非球面透镜 bWp)'mx5u  
',+Zqog92  
\u6.*w5TI  
 生成期望的高帽光束形状。 xA;)02  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 y'6lfThT  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 w$]wd`N}  
}]1C=~lC  
{qSMJja!t  
?]*"S{Cqv  
o]]tH  
8. 总结 _`*G71PS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 K{Nj-Rqd  
D0_CDdW%7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Dm?:j9o]g  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 m1K4_a)^[  
iu0'[  
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。 vytO8m%U  
L;Ynq<x