[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) h?R-t*G?  
应用示例简述 BPPhVE  
1. 系统细节 '2 )d9_ w  
 光源 /!
E /9[V  
— 高斯激光束 6F<L4*4U  
 组件 6[CX[=P30  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 0\mM^+fO
 
— 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 Wm\f:|U5`  
 探测器 "~Eo=R0O  
— 视觉感知的仿真 tz)L`g/J~  
— 高帽，转换效率，信噪比 G>!"XK:fB  
 建模/设计 4dy)g)wM  
— 场追迹： MKH7d/
x  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 %] Bb;0G  
b
VVa5? HP  
2. 系统说明 *$s)p>  
:2?'mKa7  
7_{x '#7  
Fq{nc]L6  
3. 建模&设计结果 6^
w
iEnA  
;j(xrPNb  
不同真实傅里叶透镜的结果： 57oY]NT?  
zxj!ihs<  
%d=-<EQ|&  
g$:2c7uL  
4. 总结 c8yD-U/-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )HU?7n.{  
?hwQY}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Vxw?"mhP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 d~n+Ds)%F  
!.F\v.  
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。 QF^AnB  
~fgv7=(!  
应用示例详细内容 ^L[Z+7|  
P(Lwpa,S  
系统参数 3NJ-.c@(p  
(_W[~df4  
1. 该应用实例的内容 HPgMVp'  
Y>z(F\  
cJty4m-  
u!X2ju<  
WpvH} l r}  
2. 仿真任务 x~(Ul\EX  
~u
gcfDJ  
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。 3;Xs
`dk  
;or> Sh7  
3. 参数：准直输入光源 yn=1b:kid  
!KF;Z|_(
I  
l@GpV
drv  
ck^Z,AKL+  
4. 参数：SLM透射函数 [0rG"$(0Y  
=CJs&Qa2  
;1y\!f3#V~  
5. 由理想系统到实际系统 q`{.2yV  
)XNcy" 
 
$iB(N ZV  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 BpKP]V  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 9R E;50h  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {vU '>pp  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *]EcjK%  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 G/D{K$=t~  
Mu:H'$"'H  
B 51LZP  
_}\&;  
T<ua0;7  
应用示例详细内容
 ^@ux  
)/=J=xw2  
仿真&结果 2ru6bIb;  
!cq4+0{O;&  
1. VirtualLab中SLM的仿真 P_Zo}.{  
9V;m;sz  
 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)。 G(4k#jB  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 x0#+yP  
 为优化计算加入一个旋转平面 LD5'4,%-  
7X.1QSuE  
LQS*/s0  
Ylf6-FbF  
2. 参数：双凸球面透镜 i<T`]g  
Oe=
,-\&_  
0r@rXwz  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 aCTVY1  
 由于对称形状，前后焦距一致。 $~j]/U  
 参数是对应波长532nm。 qlzL<  
 透镜材料N-BK7。 (thzWr6;  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3)7'dM  
'.bMkty#  
R:fu n,  
_6|b0*jv'&  
;xRyONt  
@3G3l|~>  
3. 结果：双凸球面透镜 m:H )b{  
z C``G<TB  
6m{3GKaW~  
 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。 %AJdtJ@0H  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 @!Pq"/  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 H@6  

b :+ X3  
.FC1:y<aO  
Rw7Q[I5z%  
M"J$c42  
4. 参数：优化球面透镜 uo%zfi?  
2{%BQq>C  
#8(@a Y  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 3j3AI7c  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 [m4<j  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 CR_A{(  
 透镜材料同样为N-BK7。 `,|7X]%b  
@Wv*`  
$`riB$v  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 aR3W9  
}b{N[  
t4Z.b 5g  
y<gmp
 
5. 结果：优化的球面透镜 rzex"}/ly  
r+U-l#Q  
:8rqTBa`  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ;\H2U.  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 6dNo!$C^  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Z$@Juv&>5^  
`fL$t0"  
4A*'0!H  
uXp0D$a  
6. 参数：非球面透镜 +Oxl1fDf  
Y`_6Ny="  
[bZXzV(  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 FPu,sz8  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _E1:3N|  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 x;C\G`9N  
i#eb%9Mn  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^y??pp<1J  
p_}OtS;  
8'f:7KF  
f6z[k_lLN  
rSa3u*xB  
7. 结果：非球面透镜 EJRwyF5LK  
toP7b  

Z*oGVr g  
 生成期望的高帽光束形状。 3n,F5?!m  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 VbZZ=q=Kd  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,H|V\\  
H_jMl$f)j  
1c\$ziB  
}3QEclZr  
`?La  
8. 总结 C^uXJ~8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 yJ?4B?p(  
x=9drKIw>  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 R@ihN?k  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 RCsd  
C7nLa@  
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。 =WHdy;  
zHyM@*Gf(