[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) %fP^Fh  
应用示例简述 M0Z>$Az]t  
1. 系统细节 O
i BK  
 光源 t)XV'J  
— 高斯激光束 Y@eHp-[  
 组件 1@)]+* F*z  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ]p'Qk  
— 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 CcY.8|HT  
 探测器 i`&yPw  
— 视觉感知的仿真 1\YX|  
— 高帽，转换效率，信噪比 <eN>X:
_N  
 建模/设计 344,mnAd  
— 场追迹： 8g>jz 8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 q,nj|9
z V  
'IfM~9'D  
2. 系统说明 L*FmJ{Yf  
?Tuh22J{Q  
>qtB27jV  
ItM?nyA  
3. 建模&设计结果 {(a@3m~a%  
a]X6)6  
不同真实傅里叶透镜的结果： N)poe2[  
1<\cMY6  
yWzvE:!)  
u"T5m  
4. 总结 @TgCI`E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 twgU ru  
S\0"G*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 d0-}Xl  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }d.R=A9L
 
?9?0M A<[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。 ~Ag!wj  
S}Mxm2  
应用示例详细内容 1&jX~'  
&<_sXHg<x  
系统参数 B|extWwu  
{qL
nwy!i  
1. 该应用实例的内容 Nq*\
{rb  
a*SJHBB  
gEi"m5po  

[j93Mp  
ke3=s  
2. 仿真任务 _|A)ueY  
Q;5\(
0w5  
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%Dw^  
Hlz4f+#I  
3. 参数：准直输入光源 _&F6As !{  
Mm6 (Q  
W{-N,?z  
ir]uFOj  
4. 参数：SLM透射函数 $ng\qJ"HF  
=_ rn8  
h+Q==  
5. 由理想系统到实际系统 )3..7ht3^5  
tkuN$Jl  
&)bar.vw/  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 
;OdUH  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 (9cIU2e  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 L3<XWpv  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 #e9B|Y?b  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 #Jm_~k  
CS"p[-0  
tS!~>X  
,/d-o;W  
<|2_1[,sl  
应用示例详细内容 -9aht}Z  
3i s.c)  
仿真&结果 }VFSF/\^  
2}}~\C}o+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 LG,RF:
 
g` h>:
5]  
 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)。 55!9U:{  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 JGO>X|T  
 为优化计算加入一个旋转平面 0\h2&  
(O<lVz@8  
}XXE hOO  
9s7B1Pf  
2. 参数：双凸球面透镜 \DQ
;v  
X,OxvmDm  
Yb?#vp
I  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ?v")Z0 ~  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ,]cd%w9  
 参数是对应波长532nm。 2XXEg>CU  
 透镜材料N-BK7。 u{3KV6MS  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /S;?M\  
{K|{a  
$K,aLcu  
:JN3@NsK  
Zv-6H*zM6  
nB:Bw8U"Q  
3. 结果：双凸球面透镜 tjTF?>^6|  
RV($G8U  
}>OE"#si  
 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。 >)5vsqGZaK  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~z'0~3  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 H~$|y9>qI  
&G"]v]V  
-#i%4[v  
d@l;dos),  
X:e'
@]Z)?  
4. 参数：优化球面透镜 !PQRlgcG  
$"UAJ-  
;{ezK8FJ}@  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 >N3
{*W  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 9rid98~d  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 WkO .  
 透镜材料同样为N-BK7。 \agC Q&  
2 43DdIG$  
!*cf}<Kmw  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \UC4ai2MK  
~Ep
&:c4:D  
y~dW=zO  
*CG2sAeB  
5. 结果：优化的球面透镜 O7K))w  
+|0m6)J]  
T8\,2UWsj2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 :#LB}=HQ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。  h43k
 
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 '
Oc8[8   
[L\w]6  
O]Hg4">f  
3LTO+>, |"  
6. 参数：非球面透镜 6JL 7ut  
i3~!ofTb  
|z4/4Y@  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 j[HKC0C6  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 u)V*o  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Z5U~g?  
~\/ J&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4H,DG`[Mo  
oO|^ [b#  
.dygp"*  
;klDt|%3j  
WDX?|q9rCt  
7. 结果：非球面透镜 =#u2Rx%V  
U!'l
c}5  
u1"e+4f  
 生成期望的高帽光束形状。 646yeQ1  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 +-Dd*yD6<  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 mSzwx/3"  
nFP2wvFM  
M{S7ia"s  
tL5Xfd?u  
<Kh\i'8  
8. 总结 ,'9tR&S$_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^d"J
2n,7L  
ke%zp-2c
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )_=&)a1U  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 70NHU;&N  
qYh,No5\;t  
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。 daorKW4  
wv7jh~x(4