[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) JOvRUDZ  
应用示例简述 L]ce
13K  
1. 系统细节 LCf)b>C*  
 光源 SFQYrY  
— 高斯激光束 i>}aQ:&^0  
 组件 =vc8u&L2
 
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~qj09  
— 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 qTD^Vz V  
 探测器 daakawn+  
— 视觉感知的仿真 o2vBY]Tj  
— 高帽，转换效率，信噪比  ]H_|E  
 建模/设计 <JNiW8 PG  
— 场追迹： 4<{]_S6"0y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 gvl3NQQ%t  
Vim*4^[#L  
2. 系统说明 V.U9Q{y
"  
4IH,:w=ofN  
1{pU:/_W  
P/
hV{@x  
3. 建模&设计结果 d?Y|w
3lB  
SV}C]<  
不同真实傅里叶透镜的结果： [;n/|/m,  
DtrR< &m  
zIE{U  
J jp)%c#_  
4. 总结 Hz6tk9;w  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HX&G  k  
1#m'u5L  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 iF#|Z$g-(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .\6q\7Ej  
|*5803h  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 d$}z,~sN  
F\G-. 1  
应用示例详细内容 znxP.=GB   
_>k&M7OU4  
系统参数 k~,({T<  
7u|X .X  
1. 该应用实例的内容 >ukn
<  
ZJ Ke}F`l  
i3[%]_eP.  
D{)K00mm  
P56B~M_  
2. 仿真任务 :
U!@  
5zf bI  
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。 a(Fx1`}  
6#SUfK;  
3. 参数：准直输入光源 "7X[@xX@  
:kb2v1{\  
.%x%b6EI  
<Mq vGXI  
4. 参数：SLM透射函数 ,^K}_z\9f  
4J9VdEKk  
3)6&)7`*  
5. 由理想系统到实际系统 ^_rBEyz@  
"z6xS;  
n
;+`%;6  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 SE7mn6,%\  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 P]mJ01@'  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 wS"`~Ql_  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 :H(wW   
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Z&![W@m@0N  
=lOdg3#\a  
9m+ejTK{U  
`$oy4lDKQ  
q4y sTm  
应用示例详细内容 2P(6R.8;6  
5"WI^"6b:  
仿真&结果 uG){0%nX  
x=VLTH/oo  
1. VirtualLab中SLM的仿真 =73aME}  
WM8])}<L  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 w}WfQj  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 &ra2(S45  
 为优化计算加入一个旋转平面 ;ZtN9l  
5>!I6[{  
`37%|e3bQ  
T jrz_o)  
2. 参数：双凸球面透镜 "969F(S$  
F6Ne?[b  
|QHIB?C?`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 UY}EW`$#m  
 由于对称形状，前后焦距一致。 s^R$u"pFs  
 参数是对应波长532nm。 m8Y>4:Nw  
 透镜材料N-BK7。 1/tyne=m  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 7I=vgT1F  
m88(f2Ch  
L}UrI&]V$:  
x,j%3/J^2  
vtw97G  
k!0vpps
 
3. 结果：双凸球面透镜 @>q4hYF  
.Mxt F\  
8'-E>+L   
 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。 "BA&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 fi  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Xk?Y  
Pah*,  
:qvA'.L/;z  
95.s,'0  
k[a5D/b  
4. 参数：优化球面透镜 ?`3G5at)9f  
Z\S'HNU  
x }.&?m  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 *]>~lO1  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ? ]H'egG6  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 !N74y%=M  
 透镜材料同样为N-BK7。 z0 J:"M  
30{+gYA  
TeHxqWx  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 nkkUby9  
}*|aVBvU  
;]VLA9dC  
h3(B7n7  
5. 结果：优化的球面透镜 \=j|ju3  
,T8fo\a4  
,GMuq_H  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 +a|u,'u  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 6Tg'9|g  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 rU_FRk  
GXwQ )P5]  
tN_~zP  
fiQ/ &]|5  
6. 参数：非球面透镜 $%zM Z  
, L5.KwB  
=/kT|  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 NC%)
SG \  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 k8w:8*y'.  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 {PkPKp  
;5:3 =F>ao  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y<^hM6S?Z  
jTN!\RH9NF  
r?R!/`f  
xz){RkVzP  
r1zuc:W1  
7. 结果：非球面透镜 /H$/s=YU\U  
3gz4c1 s^:  
6D29s]h2  
 生成期望的高帽光束形状。 H1e^/JD)  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 |$`I1  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 18JAca8Zs  
k7=mxXF  
.xg, j{%(  
p2j=73$  
TN.&FDqC9  
8. 总结 ^w~Utx4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 p} i5z_tS  
!po29w:S  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )5l9!1j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \"Aw ATQ  
bEl)/z*gy/  
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。 ?q hme   
(\ Gs7