[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) #C74z$  
应用示例简述 ,GbR!j@6  
1. 系统细节 B[Ku\A6&  
 光源 Jy`B!S_l  
— 高斯激光束 
b7?uq9  
 组件 H7&8\FNa  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 0y'H~(  
— 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 P:K5",)  
 探测器 ~rqCN,=d  
— 视觉感知的仿真 jP$a_hW  
— 高帽，转换效率，信噪比 F4-$~v@  
 建模/设计 8?#/o c  
— 场追迹： L2[($l  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 YNyk1cE  
Uou1
mZz/  
2. 系统说明 WtsFz*`)y  
g#pr yYz  
T9E+\D  
z [}v{  
3. 建模&设计结果 x/
I%2F  
~OYiq}g  
不同真实傅里叶透镜的结果： JQ_sUYh~3  
-e"H ^:  
%8B}Cb&2c  
YlJ@
XpKM  
4. 总结
\$~|ZwV{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :S{BbQ){]  
\g`\`e53?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 vFzRg
5lH  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 hohfE3rd  
T*/rySs  
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。 8+Lm's=W*  
!3c\NbU  
应用示例详细内容 [x=s(:qy  
e9Wa<i8  
系统参数 )Yh+c=6 ?  
Jc&{`s^Nu  
1. 该应用实例的内容 /Vx7mF:  
c)6m$5]  
lne4-(DJ  
:%_LpZ
 
RtkEGxw*^  
2. 仿真任务 '2A)}
uR  
G/y5H;<9M  
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。 P[G)sA_"  
0I-9nuw,^;  
3. 参数：准直输入光源 niMsQ  
'
6nAF  
5 Aw"B  
M!siK2  
4. 参数：SLM透射函数 4B8oO  
:_`F{rDB  
+[6G5
cH  
5. 由理想系统到实际系统 yM6pd U]i  
B{n,t}
z  
_b pP50Cu  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 k$^UUo6  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 nSDMOyj+  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 H`XUJh  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 VD;01"#'  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ch*8B(:  
kP=eW_0D  
%
?1ew  
\i>?q  
B-RjMxX4>  
应用示例详细内容 {LI=:xJJv  
u74[>^  
仿真&结果 h]5(].  
`$Y.Y5mGtJ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 
[~+wk9P  
^ox=HNV  
 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)。 /cUO$m o  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 }`@vF|2L  
 为优化计算加入一个旋转平面 L8@f-Kk  
^x]r`b  
i]c!~`  

'?{OZXg  
2. 参数：双凸球面透镜 ~Py`P'+  
B6+khuG(  
GhAlx/K  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~f2z]JLr:  
 由于对称形状，前后焦距一致。 V5@:#BIs  
 参数是对应波长532nm。 $j%'{)gK  
 透镜材料N-BK7。 RXMISt3+{y  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 tH@Erh|%  
DaQ?\uq  
l K{hVqpt  
etDk35!h~,  
BiLY(1,  
~Y[r`]X`"m  
3. 结果：双凸球面透镜 >a<.mU|#  
AG nxYV"p  
R`5.[?Dt  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 RF$eQzW  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5:[0z5Hww  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3lL-)<0A(  
=`oCLsz=  
dw>C@c#"  
BGZ#wru  
wQl ,  
4. 参数：优化球面透镜 C\3rJy(VJ  
Ys9[5@7  
>{n,L6_t  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 H\"sgoJ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 aH(J,XY  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 f
1RWP@iar  
 透镜材料同样为N-BK7。 `6(S^P  
"m$##X\  
?T8}K>a   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Jl8H|<g~/  
 RZ?jJm$  
G^|:N[>B  
!RS}NS  
5. 结果：优化的球面透镜 6dr%;Wp  
e`_LEv  
V]6dscQ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 <]t%8GB2V  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 yx8z4*]kH  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 @Sn(lnlB  
%g$o/A$  
] )\Pqn(  
uk:(pZ-uJ  
6. 参数：非球面透镜 :K,i\  
cGzPI+F  
 @tnz]^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。 dh iuI|?@  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =U9*'EFr  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 @CL{D:d  
!X#OOqPr=  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ]IQ&>z}<  
[-K&R  
X=&ET)8-Y  
',@3>T**  
e\l7Iu  
7. 结果：非球面透镜 !sP{gi#=  
K#d`Hyx  
O"9\
5(
w  
 生成期望的高帽光束形状。 >z>!Luw  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 CAWN
Dl4  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 %JBz5G  
xwq (N_  
`5.'_3  
8C:z"@o  
g3/W=~r  
8. 总结 *u[BP@vE  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 OX!tsARC@  
u'DRN,h+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0RLg:SV  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }B+C~@j  
lvz7#f 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。 8qTys8  
%s|Ely)