[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) yhbU;qEG9  
应用示例简述 Ug546Bz  
1. 系统细节 U_izKvEh  
 光源 y9R
%%i  
— 高斯激光束 ,.V<
rDwN&  
 组件 #|(>UM
\  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 G'}N?8s1  
— 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 U?{oxy_[2  
 探测器 YG8C<g6E7  
— 视觉感知的仿真 o@.{|j  
— 高帽，转换效率，信噪比 'NCqI  
 建模/设计 j\bp#+  
— 场追迹： 6s~B2t:Y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :2==7u7v?  
N*$GP3]  
2. 系统说明 ys`oHSf  
hF@%k ;I  
Il*!iX|23<  
g~.#.S ds  
3. 建模&设计结果 (.@peHu)#  
bfoTGi  
不同真实傅里叶透镜的结果： wL, -"  
et)n`NlcK  
GwP!:p|  
snfFRc(RE  
4. 总结 _z BfNz9D  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Udtz zka  
sK+uwt  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k;t G-~\d  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6=$<R4B  
&
@CUxK  
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。 \a|~#N3?  
w5PscEc  
应用示例详细内容 M$@~|pQ<  
KU(BY}/ ^  
系统参数 Y ?n4#J<  
5j]!r  
1. 该应用实例的内容 cf,6";8  
=d ;#Nu-  
|T/OOIA=sI  
tl!dRV92  
gU|:Y&lFZg  
2. 仿真任务 =6:9y}~  
a*X{hU9P  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 :X'
B K4EN  
+CdUr~6  
3. 参数：准直输入光源 SZrc-f_  
I9+h-t  
RDHK'PGA  
>}~[ew  
4. 参数：SLM透射函数 wH@S$WT  
Fs4shrt  
5,^DT15a4P  
5. 由理想系统到实际系统 )mOM!I7D@  
l\V1c90m  

{p/Yz#  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9%NsW3|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 0vSPeZ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 )b]wpEFl  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ;-py h(  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 0<@['W}G  

qQDe'f~  
t(roj@!x_o  
)=K8mt0qob  
1DAU*^-  
应用示例详细内容 ETU-6qFtO  
A. tGr(r  
仿真&结果 c\rP -"C  
?K2E
K'-q  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ,ps?
@lD  
Uq'W<.v5  
 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)。 b~tu;:  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 wt
9f2  
 为优化计算加入一个旋转平面 VV$#<D<)  
$X Uck[  
ju[y-am$/  
Q~wS2f`)  
2. 参数：双凸球面透镜 s=jH1^  
)O+Zbn  
MLTS<pW/  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 H"w;~;h  
 由于对称形状，前后焦距一致。 -:=m-3*Tg  
 参数是对应波长532nm。 fP4P'eI  
 透镜材料N-BK7。 x5PM]~"p  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "dt}k$Gr  
\ Qx%76  
tpA-IL?KQw  
1QmOUw}yj  
=EYgck;)  
a)r["*bTx  
3. 结果：双凸球面透镜 9@"pR;X@  
BH}Cx[n?~  
J^#g?RHN>m  
 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。 C"5P7F{  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 q~aj"GD  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 @.k^ 8hc  
nJv=kk1|o  
7O|`\&RYR  
L{IMZ+IB2|  
D[]0/+,  
4. 参数：优化球面透镜 5K?
/-0yG  
G^h:#T
  
Tzjv-9^V  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 v]Pyz<+  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $u,6x~>  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 oKz!Xu%Hl  
 透镜材料同样为N-BK7。 W)f=\.7  
hfbu+w):  
D{7^y>8_Y-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G{X7;j e  
R87@
.  
U&*%KPy`  
5/U{b5  
5. 结果：优化的球面透镜 5"b1: w@  
K@[Hej6d  
zXlerQWUv  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ,{(XT7hr  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。
7p!f+\kM  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 CflyK@  
(4q/LuP^d  
`mD!z.`U  
8"d??3ZXJ  
6. 参数：非球面透镜 se>\5k  

vA6onYjA  
-Mrt%1g  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 FaWc:GsfB  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 6)i>qz).
 
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 7J6Z?  
+CSv@ />3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Oop6o$k  
.C+(E@eyA  
)@Y< <9'2  
Qof%j@  
>tMI%r  
7. 结果：非球面透镜 Hiwij,1
 
H*N{4zBB  
wRK27=\z  
 生成期望的高帽光束形状。 I} Q+{/?/  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 )J+OyR=  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Qqj9o2  
#k &#d9}  
hRB
?NM  
eAP 8
!  
='1hvv/  
8. 总结 c}),yQ|!:  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2$t%2>1>@  
6#
jql  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 hiV!/}'7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 aTH$+f1?Q  
LN$T.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。 ?5};ONjN  
x)$0Nr62D