[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) b"nD5r  
应用示例简述 %R<xe.X  
1. 系统细节 2%/+r  
 光源 RgVnx]IF  
— 高斯激光束 G0he'BR  
 组件 aP]h03sS  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 I9<%fv  
— 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 9w6 uoM  
 探测器 Wjli(sT#-  
— 视觉感知的仿真 q<K/q"0-l  
— 高帽，转换效率，信噪比 =z4J[8bb  
 建模/设计 )|GYxG;8C  
— 场追迹： 3pe1"maP  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 7b7WQ7u  
'A9Z ((  
2. 系统说明 30O7u3Zrb  
VNs3.  
RWFvf   
"-Pz2QJY  
3. 建模&设计结果 _:%i6c*"  
[@2$W?0i  
不同真实傅里叶透镜的结果： U_RWqK
L  
FQ0PXYh  
HP\5gLVXY  
SX&Q5:  
4. 总结 K'y|_XsBB)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 CaVVlL  
TiR00#b  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 j_h0hm]  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TuC  
tns4e\  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 czsnPmNEI  
&UNQ4-s  
应用示例详细内容 bwa*|{R  
">5$;{;2r  
系统参数 r[wjE`Z/T  
D^}2ilk!  
1. 该应用实例的内容 q8HnPXV  
F:~@e(  
DG}s`'  
y8Rq2jI;(e  
c& K`t  
2. 仿真任务 *m2?fP\  
T^A[m0mk  
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。 bn7g!2  
M@Ti$=  
3. 参数：准直输入光源 pK ^$^*#  
Mcq!QaO}&  
[NV/*>"j&  
//RD$e?h~  
4. 参数：SLM透射函数 B*9?mcP\  
xo2jfz  

yivWT;`  
5. 由理想系统到实际系统 KT17I&:  
IfT: 9 &  
-<sW`HpD'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 c?KIHZ0  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 itg"dGDk  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 `5"3Cj"M  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 GB;_!69I  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 x&"P^gh)  
Q- w_@~  
suYbD!`(  
g9=_^^Tg  
ddbQFAQQQ  
应用示例详细内容 =pTTXo  
2dK:VC4U  
仿真&结果 6!N2B[9  
:DeJnE  
1. VirtualLab中SLM的仿真 y7R=zkd C9  
H/Rzs$pnv  
 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)。 8'NT_NPNb  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 OJhMM-  
 为优化计算加入一个旋转平面 e{3%-  
\(&&ed:  
}8s&~fH  
LFZ*mRiuKE  
2. 参数：双凸球面透镜 `~=NBN=tiL  
EXwU{Hl  
Z3=N= xY]  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `C$QR 8  
 由于对称形状，前后焦距一致。 E25w^x2  
 参数是对应波长532nm。 /5Vv5d/Z4!  
 透镜材料N-BK7。 5:#|Op N  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 (_6JQn  
W}%"xy]N  
~Nf|,{[(5  
JT=ax/%Mo  
l?YO!$  
rq Uk_|Xa  
3. 结果：双凸球面透镜 >3~)2)Q  
2m} bddS  
O%
6D2d  
 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。 ?RW1%+[  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 h%NM%;"H/  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ,yvS c  
ReL+V  
G \Nnw==v  
)heHERbJ  
qJ<l$Ig  
4. 参数：优化球面透镜 n)z:C{  
ZLdIEBi=  
S
LUQFoz}  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 /Ahh6=qQY  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 p)]x,F  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 JG7K-W|!c  
 透镜材料同样为N-BK7。 N R4\TU  
7$t['2j3  
]0[ot$Da6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Oamz>Hplu  
[7g-M/jvY  
TCIbPsE  
O: #SjjK  
5. 结果：优化的球面透镜 "dE[X` }=  
[tElt4uG  
,A)Z.OWOq  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Q#.E-\=^  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 OdNcuiLa  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
uPxjW"M+  
WwWCNN~}  
m6]6!_  
ll- KK`Ka  
6. 参数：非球面透镜 7s!rer>  
' I!/I  
eT]*c?"  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 412E7   
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 zMBGpqdP  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 z|Yt|W  
;sqxFF@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 bR~5 :A^  
[9:";JSl"Y  
q">}3`
k  
o~q.j_Sa  
yF%e)6  
7. 结果：非球面透镜 )0"T?Ivp]  
}UQ,B  
K[ S>EITr  
 生成期望的高帽光束形状。 0vBQzM Q  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 pG"hZB3)  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ;ceg:-Zqo  
t)g%9 k^  
T!HAE#xC  
V@TA~'$|  
7~'%ThUb$-  
8. 总结 W- nS{v(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 RrYNtc  
Msfxce  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :}/\hz ,  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 e"XolM0IM  
_#+l
?\u  
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。 |W@Ko%om  
wL^x9O|`p9