[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) 8F* WT|]  
应用示例简述 A1q^E(}O  
1. 系统细节 LnDj   
 光源 V9VP"kD  
— 高斯激光束 1FJ[_l  
 组件 $imx-H`|  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 64lEB>VNm  
— 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 Ig<p(G.;}  
 探测器 !7oy%{L  
— 视觉感知的仿真 vo$66A  
— 高帽，转换效率，信噪比 <C77_t  
 建模/设计 V.#8-?z  
— 场追迹： s2v*  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 `/zt&=`VB  
!_) ^bRd  
2. 系统说明 @QG1\W'  
M@kZ(Rkv  
&[RU.Q!_H  
@"8QG^q8de  
3. 建模&设计结果 m'tk#C  
3\+p1f4  
不同真实傅里叶透镜的结果： hBhkb ~Oky  
sQZ8<DpB  
}L!`K"^O&  
CiI: uU  
4. 总结 zRu`[b3u<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |esjhf}H>v  
G 7]wg>*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )^H9C"7T  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;#
9|l=  
6t:c]G'J  
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。 MuGg z>CV[  
14!J\`rI  
应用示例详细内容 >e;STU  
*]WXM.R8  
系统参数 Ra5'x)m36)  
>8fH5  
1. 该应用实例的内容 UwkX[u  
<UJJ],)^1A  
|"qB2.[  

T''+zk  
wG5RN;`V  
2. 仿真任务 k{jw%a<Sc  
c)MR+'d\WO  
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。 2nkj;x{H$  
~[TKVjyO  
3. 参数：准直输入光源 VtiqAh}4  
%J7mZB9  
b0Ov+ )7#  
!`[I>:Ex  
4. 参数：SLM透射函数 ""3m!qn#  
~88 Tz+  
+esNwz_   
5. 由理想系统到实际系统 ^:DhHqvK  
VhFRh,J(T  
|8 2tw|<o  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 FJ~_0E#L  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 /Jf`x>eiH  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |4.o$*0Y  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 q'F_j"  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ynZ[c8.  
3 9{"T0  
$;uWj|  
}<ONxg6Kb  
I.+)sB?5  
应用示例详细内容 ESxC{ "  
B9IXa;  
仿真&结果 A?D"j7JD=L  
=j+oKGkoCa  
1. VirtualLab中SLM的仿真 %}MA5 t]o  
} ndvV~*1  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 O {6gNR,*  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 (_qBsng:  
 为优化计算加入一个旋转平面 NQ!N"C3u  
s i"`  
BQ9`DYIb  
E[3
FdX8  
2. 参数：双凸球面透镜 R g0 XW6  
Uk*;C  
m/hi~.D9  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 8jjk?PUD8  
 由于对称形状，前后焦距一致。 KtUGI.X  
 参数是对应波长532nm。 AIl$qPKj&  
 透镜材料N-BK7。 hG~]~ )  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $;
2eH  
\gp,Txueb  
=F
%wlzF:  
Qw<kX*fxrI  
sO6gIPU^  
n`m_S
 
3. 结果：双凸球面透镜 O:,2OMB}B`  
a(ux?V)E.  
!/4V^H  
 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。 YR|(;B  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 t
}X
B|h  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 O
~#uQm  
J[<pZ [  
"zedbJ0  
(Gi+7GMV'  
,"N3k(g  
4. 参数：优化球面透镜 ^3WIl]  
sm2p$3v  
UN*dU  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 lbKv  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 6)#- 5m  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 s3Krob`C5  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;WvYzd9  
68p\WheCal  
?)?IZ Qj  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m
0
I #  
q!hy;K`Jd  
nb0
Py>4  
D%jD8p  
5. 结果：优化的球面透镜 piYws<Q  
S2'`|uI  
"#-Nqq  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 vZ[$H  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 :7$\X[  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .#=j <&  
`z-H]fU  
BrNG%
%n  
z"6ZDC6
 
6. 参数：非球面透镜 {t844La"  
Y7*(_P3/  
']d!?>C@o  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 (30<oE{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 sR"zRn  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 fa!3/X+  
#*yM2H"7,;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9N~8s6Ob  
F!OOrW]p0  
Y )u_nn'[  
)(h&Q? Ar  
_`bS[%CJ  
7. 结果：非球面透镜 !lQ#sL`  
?ID* /u|X  
v87$NQvwQ  
 生成期望的高帽光束形状。 M1AZ}bc0]  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 6}VUD -}B  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 .9T.3yQ  
o &BPG@n  
hAV2F#  
YPF&U4CN  
x @1px&^  
8. 总结 +M44XhT  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 k~0#'I
9  
? .c?Pu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 V/aQ*V{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 R&6n?g6@/V  
|7rR99  
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。 p>k]C:h  
KqN!?anPr