[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) 1_b*j-j  
应用示例简述 ?5jLN&A3 G  
1. 系统细节 |dz"uIrT  
 光源 `yP`
5a/  
— 高斯激光束 OIJT~Z}  
 组件 @H<*|3J  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #N"u 0  
— 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 r ^\(M {  
 探测器 Jt[,V*:#  
— 视觉感知的仿真 "g)V&Lx#X  
— 高帽，转换效率，信噪比 O,9^R  
 建模/设计 @({=~ W^  
— 场追迹： gXlcB~!  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 0-[naGz  
4y#XX[2Wj  
2. 系统说明 zPxR=0|  
Gx8
!AmeX  
c-PZG|<C[  
P6O\\,B1A  
3. 建模&设计结果 641P)  
14"57Jt8  
不同真实傅里叶透镜的结果： */l;e<E  
_U}vKm  
NhCucSU<K  
tfN[-3)Z  
4. 总结 b _<n]P*)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;Y[D#Ja-  
Q3(ulgl]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +]nIr'V  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :-5[0Mx=  
*g,ls(r\[
 
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。 *!ng)3#  
[8a(4]4  
应用示例详细内容 0F@~[W|2  
rD~/]y)t  
系统参数 x};~8lGT>t  
.whi0~i  
1. 该应用实例的内容 pa1<=w  
#|ts1lD#ah  
y$\tqQ  
nj'5iiV`]  
Jz~:  
2. 仿真任务 fj;ZGbg-O  
**L&I5Hhm  
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。 |67Jw2  
@b,H'WvhfS  
3. 参数：准直输入光源 .@E5dw5  
J?w_DQa
 
Ig t*8px  
s`_EkFw>Gl  
4. 参数：SLM透射函数 UuWIT3W>%  
Yr/$92(  
>jsY'Bm  
5. 由理想系统到实际系统 n82tZpn  
[M[<'+^*  
12z!{k7N  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 8&G9 ?n`I5  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 6[3Xe_  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 $G`CXhbl  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 s|e.mZk/  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 q* p  
Q?i_Nl/|  
nsRCDUCi  
%-!%n=P  
(vO3vCYeQ  
应用示例详细内容 iHGVR  
Kf:!tRE  
仿真&结果 EL$DvJ~  
9?H$0xZV  
1. VirtualLab中SLM的仿真 a#=d{/ab  
C P}fxDW  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 =G:Krc8w@  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 N!(mM;1X)  
 为优化计算加入一个旋转平面 bW6| &P}X  
D<6$@ZJ  
X$>F78e*  
E:x@O8F  
2. 参数：双凸球面透镜 v:P]o9Oj8  
>+a\BK"k  
m"n74cxS  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 -xHR6  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [t?tLUg|6  
 参数是对应波长532nm。 x vs=T  
 透镜材料N-BK7。 ^~H{I_Y  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 jg710.v:  
'Gn>~
m  
u2oS Ci  
r >'tE7W9  
e"t0 rScA  
EfEgY|V0  
3. 结果：双凸球面透镜 LeL
Ut<4~  
+& B?f  

[[ie  
 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。 &s+l/;3  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 [A7TSN  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 P\j\p =  
XPX?+W=mv  
r@4A%ql<  
y(J~:"}7)  
XGB\rfvS  
4. 参数：优化球面透镜 a<<4gXx  
NfvPE]S  
*6/IO&y1a  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 \jiE:Qt  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 MT-T
t  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 L]kBY2c  
 透镜材料同样为N-BK7。 k`:
zQd^T  
m.K cTM%j  
^X96yj'?  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 lp *GJP]T  
1C<cwd;9  
c<_%KL&R  
|{N{VK  
5. 结果：优化的球面透镜 e34>q:#5l  
qq5X3K2&  
o]<Z
3)  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 XDY]LAV  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 1C
B&z@  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 aJ+V]WmA  
J~2SGXH)^?  
'0HOL)cIz  
N{v)pu.  
6. 参数：非球面透镜 B]
X8KzLu  
[Z$H<m{c-  
iJzB
d7  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %zcA|SefP  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 VE+H! ob A  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 (DiduSJ  
Pu3oQDldV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Hm2Y% 4i%  
&*v\t\]  
DG;7+2U  
8%9 C<+.R  
O%EA,5U.  
7. 结果：非球面透镜 o!tC{"g  
j.q}OK  
u9!  ?  
 生成期望的高帽光束形状。 ok\-IU?  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 $XF$ n#ua  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 (7R?T}  
@su<h\)  
~XOmxz0  
1wR[nBg*|  
yNvAT>H  
8. 总结 QC+ Z6WS;  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E
OB8|:*  
c~R'`Q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [M\ an6h6O  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 hN3FH#YO  
al2lC#Sy  
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-8_I  
q94;x|63