[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) vI'>$
 
应用示例简述 dLf8w>i`T  
1. 系统细节 QZr<=}
 
 光源 mPin\-I  
— 高斯激光束 a1SOC=.M
;  
 组件 Hz8`)cv`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 m;f?}z_\$  
— 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 H4NEB1TO>  
 探测器 %KF:- w  
— 视觉感知的仿真 )|R9mW=k9P  
— 高帽，转换效率，信噪比 .,Qnn}:l  
 建模/设计 ?MM3LA! <  
— 场追迹： Fz&ilB  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 <UJJ],)^1A  
v4_OUA>z,  
2. 系统说明
yrAzD=  
Ki/5xK=s  
hxVM]e[  
V1)P=?%(US  
3. 建模&设计结果 /dt!J `:  
DA)v3Nd  
不同真实傅里叶透镜的结果： MuV0;K\  
Ok
~{@\  
!`[I>:Ex  
""3m!qn#  
4. 总结 ~88 Tz+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9}cuAVI  
sLdUrD%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6bKO;^0  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i i
@1!o  
v\(m"|4(i  
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。 k(z<Bm  
4c[)}8\  
应用示例详细内容 MW$H/:3  
|vN@2h(|"  
系统参数 ](>7h_2B  
`.(S#!gw  
1. 该应用实例的内容 C6U
Mc} 9h  
'0')6zW5s  
2~WFLD  
0j!ke1C&C  
U
@J/  
2. 仿真任务 4Sstg57x~  
8;g.3Qv  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 7Sz'vyiz  
zc/%1  
3. 参数：准直输入光源 e9@fQ  
YD46Z~$  
M
IlCUk
 
E)Qh]:<2v  
4. 参数：SLM透射函数 `x$}~rP&)!  
e*2&s5 #RT  
.\~P -{Hd  
5. 由理想系统到实际系统 8#]7`o  
NnLhJPh  
)yNw2+ ~5  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 T]#,R|)d  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 FK@ f'  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 
q"+ q  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 x1:Pj  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ok3  
>[XOMKgQ](  
B}
q  
+# RlX3P  
N=Uc=I7C  
应用示例详细内容 &@W4^-9  
5G'&9{oB  
仿真&结果 Jn<e"  
Lk`k>Nn)  
1. VirtualLab中SLM的仿真 /;<e.  
762o~vY6$  
 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)。 *]m kyAhi  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 k?["F%)I  
 为优化计算加入一个旋转平面 HTUYvU*-  
zY+t,2z  
RUS7Z~5  
9uw,-0*5  
2. 参数：双凸球面透镜 D]pK=247  
jA-5X?!In  
iM/*&O}  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ayH%  qp  
 由于对称形状，前后焦距一致。 mo|PrLV  
 参数是对应波长532nm。 EtR@sJ<  
 透镜材料N-BK7。 xxLgC;>[  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Nxbd~^j  
?GUz?'d  
}RA3$%3  
Bbl)3$`,  
6+Wr6'kuH  
mmrW`~-  
3. 结果：双凸球面透镜 ZVdsxo<  
^_*jp[!`b$  
;.nP%jD  
 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。 P~Te+ -jX}  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 YQ8j  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ~T>jBYI0  
Gut J_2f^9  
/<(*/P,>  
Z:_m}Ya|  
e;A^.\SP  
4. 参数：优化球面透镜 ^MW\t4pZ  
%aj7-K6:t  
kyW6S+#-  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 943I:, B  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $
6:XsrV\a  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 /S7+B]  
 透镜材料同样为N-BK7。 [cGt  
~K5Cr  
N,j>;x3xT  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #&^ZQs<  
F=oHl@  
.k# N7[q=  
nB cp7e  
5. 结果：优化的球面透镜 a. h?4+^bN  
0Jm]f/iZ  
j~,h)C/v  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 g2g
`,"T  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 P]pmt1a  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 D^66p8t  
N<KKY"?I'  
gCv"9j<j
 
abM84EU  
6. 参数：非球面透镜 BN+V,W  
)^t!|*1LA  
*'Z-OY<V  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 >Hdjsu5{N  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 6RK ~Dl&g  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 i Td-n9  
#V<`U:.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 /a@ kS  
CnabD{uTf  
y._'K+nl  
Z:I*y7V-  
%z(9lAe  
7. 结果：非球面透镜 Px'R`1^  
9aTL22U?  
|WB"=PE  
 生成期望的高帽光束形状。 C=>B_EO
 
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 .|T2\M  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 5B}3GBA  
tY{; U#9  
fucUwf\_  
66oK3%[  
M[A-1]'  
8. 总结 0r1g$mKb  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Oz:D.V 3~  
g<f
P:/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 R"NGJu9  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Y;8 >=0ye  
&kb\,mQ  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Ymq3ty]Pe  
\0D$Mie