[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) |4X:>Ut]  
应用示例简述 Xb$)}n\9  
1. 系统细节 kwGj7'  
 光源 j]Rl1~+M  
— 高斯激光束 I+`~6  
 组件 vx!nC}f"k`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 t4h05
i  
— 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 <Er|s^C  
 探测器 qx0J}6+NlU  
— 视觉感知的仿真 v8 6ls[lzu  
— 高帽，转换效率，信噪比 QhpE2ICU  
 建模/设计 v`y{l>r,  
— 场追迹： tBrd+}
e2*  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 A"_;.e`  
CmJ*oXyi  
2. 系统说明 <0R?#^XBZB  
`Ph4!-6#  
[uAfE3  
[.Kia >  
3. 建模&设计结果 2{+\\.4Evk  
.~W7{SY[  
不同真实傅里叶透镜的结果： wQM(Lm#Q  
VEb}KFyP  
[2)Y0; ["  
)v
uxy  
4. 总结 $G*$j!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4~G9._  
:kY][_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 J,{sRb%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Gt6$@ji4u  
$ZQPf  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ;"joebZ/  
 U]e;=T:3  
应用示例详细内容 A`X$jpAn&  
8 A%)m  
系统参数 K +w3YA  
5zfaqt`  
1. 该应用实例的内容 X`J~3s  
*QAK9mc  
lW^RwNcd  
!y4o^Su[  
(q:L_zFj>"  
2. 仿真任务 l)XzU&Sc~  
~5cLI;4h  
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。 !30Dice  
HK:?Y[ebs  
3. 参数：准直输入光源 AO8`ItNZdT  
\n:'>:0X!  
s)ZL`S?</  
4\Q ?4ZX  
4. 参数：SLM透射函数 O]^E%;(]}i  
c(YNv4*X  
T-|z18|!  
5. 由理想系统到实际系统 #\t?`\L3  
&:'Uh W-t  
1{nXmtvr  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 (kb^=kw#0  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 SBeb}LZ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 /o8h1L=  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 e[R364K  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 wCn W]<+  
MK~viSgi  
+s1mm c  
Z4E:Z}~''  
LA"`8  
应用示例详细内容 XQlK}AK  
}@a_x,O/x}  
仿真&结果 [",W TZ:  
oryoGy=(yk  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ^U:pv0Qz  
tR0o6s@v/<  
 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)。 g4I(uEJk  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 3{]i|1&j  
 为优化计算加入一个旋转平面 mv<z%y?Oj  
8BLtTpu  
^aXyho  
ha3 Qx  
2. 参数：双凸球面透镜 &m+s5  
pS*vwYA  
v

PSH  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 K.b-8NIUW  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ~G5)ya-  
 参数是对应波长532nm。 (j}"1  
 透镜材料N-BK7。 )Q6R6xW  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 >8>`-  
9
$UjZ$ v  
EvQN(
_  
,C(")?4aJ  

;se-IDN  
s{`r$:!  
3. 结果：双凸球面透镜 J<u,Y= -~  
tY%c-m  
~A [ Ju%R  
 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。 CKNH/[ZR,  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Uhb6{'+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 $&k zix  
+anNpy  
"fr B5[  
q.uI
Z  
\7*9l%  
4. 参数：优化球面透镜 Dr,{V6^  
QZt/Rm>W0  
<iJ->$  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 $*L@ym  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Qighvei  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 cz&Qoyh{;  
 透镜材料同样为N-BK7。 r?[PIf  
|giK]Z  
SDDs}mV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5pE[}@-c9  
T~=NY,n  
D3(|bSca  
Ny p5=  
5. 结果：优化的球面透镜 :=UeYm @  
2O`uzT$  
^e<0-uM"s  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 e=1&mO?  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 u+z$+[lm!G  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 IEjKI"  
!$qNugLg  
uTBls8  
>77 /e@  
6. 参数：非球面透镜 I zM=?,`  
Y'%sA~g  
l3b$b%0'  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 t 0nGZ%`  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 vC&y:XMt,`  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 hTf]t  
I6{}S6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |Tf}8e  
kHm1aE<  
86vk"  
Pm#B'N#*N|  
Y>wpla[kUq  
7. 结果：非球面透镜 zp,f}  
z!D >l  
ZRsDn  
 生成期望的高帽光束形状。 P/,7CfyPd  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 S-Ryt>G  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ?dC[VYC\^  
3)EslBA7i  
K3!|k(jt  
no)Sp
o'  
it D%sKo  
8. 总结 #xm<|s   
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ()}O|JL:K  
ZgZ}^x  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 M!;H3*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 EYcvD^!1g  
zPH1{|H+l  
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。 * j:  
4/~
8zvz&3