[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) g X8**g'  
应用示例简述 \E~Q1eAJT  
1. 系统细节
CCn/ udp@  
 光源 h\2}875  
— 高斯激光束 wU.'_SBfB  
 组件 q:Wq8  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 "s> >V,  
— 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 M-vC>u3Y  
 探测器 <(Tiazg  
— 视觉感知的仿真 G6<HO7\  
— 高帽，转换效率，信噪比 ,Z?m`cx  
 建模/设计 Jtext%"eNg  
— 场追迹： s v6INe:  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 YI/{TL8*KK  
^b:Xo"q#H  
2. 系统说明 aDXpkG0E  
>b3@>W  
> Z]P]e  
` v>
/  
3. 建模&设计结果 ]|t9B/()i  
W.z$a.<(rF  
不同真实傅里叶透镜的结果： J/L)3y
 
*
-{Omqw  
AVU7WU{  
N:twq&[Y  
4. 总结 M&eQ=vew.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 f>p; siR)  
l<s :%%CX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 c 3}x)aQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &^AzIfX}Gw  
rtcJ=`)0`  
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。 vi^z5n  
JThk Wx  
应用示例详细内容 D\n>*x  
<\+Po<)3j  
系统参数 3e#x)H/dr  
zI1(F67d`  
1. 该应用实例的内容 PkjT&e)  
:fl*w"
"V@  
gQu\[e%mVo  
*X%?3"WH8  
"$# $f  
2. 仿真任务 }<E sS  
zUe#Wp[  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 aeLBaS  
"r:H5) !  
3. 参数：准直输入光源 Dm&lSWW`/  
unx;m$-c  
MoZU(j  
YCtIeq%  
4. 参数：SLM透射函数 ,oC={^l{  
8''9@xz  
^H f+du  
5. 由理想系统到实际系统 1!K!oY  
z?8zFP  
W
]a7&S  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Y+|L3'H  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 n P0Ziu'{  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 \Sz4Gr0g3Z  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]H@v  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 >^M!@=/?J  
DMy4"2 o  
,{#RrF e  
;}UIj{sj*  
fx8y`8}_  
应用示例详细内容 $}^Rsv(  
.Y=Z!Q  
仿真&结果 V
2WUM+`uT  
uJ2C+$=Ul  
1. VirtualLab中SLM的仿真 >FK)p   
wFKu
Sd  
 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)。 ]w1BJZa36  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 n_e}
>1_  
 为优化计算加入一个旋转平面 eH"qI2A  
g_-?h&W  
e<ism?WG  
eLe,=  
2. 参数：双凸球面透镜 r"HbrQn  
]
%vGC^  
EhmUX@k],  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ogkz(wZ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 6KBzlj0T+  
 参数是对应波长532nm。 GN~[xXJU  
 透镜材料N-BK7。 s[vPH8qb  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 W(]E04  
mmpr]cT@'k  
i9f7=-[U_  
LZZ:P
 
Tye$na&$}  
'p|Iwtjn>  
3. 结果：双凸球面透镜 YU ]G5\UU  
,6%hu|Y
*  
3.K{T  
 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。 5<:VJC<  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 <IHFD^3|j  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 _k"&EW{ Ii  
E'Fv *UA  
8VAYIxRv  
c"QkE*  
;?O883@r8  
4. 参数：优化球面透镜 %O4}i@Fe  
E<98ahZ?l  
@?^LxqAWA  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 d-#u/{jG)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 D~i@. k  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Wzf1-0t  
 透镜材料同样为N-BK7。 9wDBC~.  
qD=m{O8%_  
Zh fD`@>&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 b[&,%Sm+6  
U`8^N.Snrp  
I]WeZ,E  
7/U<\(V!g  
5. 结果：优化的球面透镜 N8MlT \+r  
ftI+#0?[!  
q|]0on~]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 +{=_|3(  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 7S~9E2N  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 DS,FVh".|  
DESViQM  
vwqN;|F  
+=
B}R  
6. 参数：非球面透镜 ~y-vKCp|  
tci%=3,)  
L->f= 8L  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。
d;NFkA(df  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ]ZryY EB  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 h<^:Nn  
\w0b"p  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ==jw3_W  
gA6h5F)_  
sY;gh`4h  
jcv1z v.  
("JV:u.L+  
7. 结果：非球面透镜 rM >V=|9,  
b]g&rwXYt  
_AFt6
\  
 生成期望的高帽光束形状。 Ignv|TYG  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 mTuB
*  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 b#I*~  
iP?
ASqo{  
`d|bH;w  
o"ah\"#el  
g
<T`F  
8. 总结 1-NX>E5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 MkNURy>
n&  
HT,kx
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 {EoyMJgz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kW2nrkF  
72`/xryY  
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。 3P^gP32  
P7k$^n