[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) 7 C5m#e3  
应用示例简述 *HwTq[y  
1. 系统细节 Cp_YIcnEJ  
 光源 bqMoO7&c  
— 高斯激光束 ^zv28Wq>  
 组件 u=I>DEe@c  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ESZ
6<!S  
— 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 SLc6]?  
 探测器 }XiS:  
— 视觉感知的仿真 R0M(e@H~  
— 高帽，转换效率，信噪比 eD*"#O)W  
 建模/设计 :_tsS)Q2m  
— 场追迹： 5M~\'\;  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :Q\b$=,:  
\)ac,i@fy  
2. 系统说明 `?Wak=]g  
Got5(^'c  
'hL\xf{  
v.+-)RLQg  
3. 建模&设计结果 ~_SV`io  
LD WFc_  
不同真实傅里叶透镜的结果： ;h3uMUCml  
Jjz:-Uqq2  
xv9Z~JwH  
abtAkf  
4. 总结
ocy fU=}X  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "}|n;:r  
b:>(U.   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7vV3"uns  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Tc@r#!.m  
:a}hd^;[%8  
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[l},nw  
dapQ
5JT/  
应用示例详细内容 }@}jwi)l  
@q2Yka  
系统参数 )oa6;=go  
B[Uvj~g  
1. 该应用实例的内容 ?DkMzR)u  
H__9%p#  
[X=-x=S,  
|qJQWmJO&U  
T?)?"b\qz  
2. 仿真任务 vj^vzFbK  
JMw1qPJQ  
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。 xe2Ap[Y'M  
"a;JQ:  
3. 参数：准直输入光源 $)mE"4FE  
Z6X?M&-Lz  
5Y"lr Y38  
&2MW.,e7s  
4. 参数：SLM透射函数 LqPn$rZ|$  
gc7S_D~;  
"o`N6@[w^  
5. 由理想系统到实际系统 a84^"GH7  
SPeSe/  
?z171X0  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ]&qujH^Dd*  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 6?Rm>+2>v  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 t*<.^+Vd  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 uv}[MXOP  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 7Nw7a;h  
gpe^G64c`  
$[6:KV  
{ o=4(RC  
AM1J ^Dp  
应用示例详细内容 vdYd~>w  
B5IS-d  
仿真&结果 kV(}45i]s  
Lf&p2p?~c  
1. VirtualLab中SLM的仿真 `B"=\0  
9Y- Sqk+  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 bg*4Z?[dd  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ^TJ
n&k  
 为优化计算加入一个旋转平面 KRf$VbuL  
@>_`g=  
 Y5$5qQ  
cXFNX<  
2. 参数：双凸球面透镜 &7!&]kA+  
``)ys^V  
lV:R8^d  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 }xn\.M:ic  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ce\]o^4  
 参数是对应波长532nm。 b{=2#J-  
 透镜材料N-BK7。 {O*WLZ{0  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ".O+";wk  
^rMkCA@;TZ  
\C5YVl#  
X#j-Ld{j  
>c*}Do{lG  
w?d~c*4+  
3. 结果：双凸球面透镜 Q>] iRx>MZ  
 $J>GCY  
Fd":\7p  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Mp^%.m  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 w7cciD|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 q{HfT d  
-@X?~4Idz  
H'Bor\;[>  
laG@SV  
5:6as^i:b  
4. 参数：优化球面透镜 0W<:3+|n4  
2`tdH|Z`  
yQ-&+16^  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 D]S@U>]M!  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 3JVENn9  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 U~n>k<`sr  
 透镜材料同样为N-BK7。 D::$YR ~R  
Z{s&myd  
OvqCuX  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~s{yh-B  
3o&PVU?Q  
8\+kfK  
Q?-HU,RBO  
5. 结果：优化的球面透镜 aG.j0`)%  
qq"&Bc>  
,ef"S r  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 W iqlc  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 sVtxh
]  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \]ouQR.t@\  
Dnn$-W|NC  
JRt^YX  
q"xIW0Pc  
6. 参数：非球面透镜 c`}-i6  
NBHS   
7OY<*ny  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 |M]#D0v  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 AoB~ZWq  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 XDs )  
]v
j4E"2;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 fq(r,h=|  
^*.S7.;2o  
.J:04t1  
,0+%ji^V  
8:^`rw4a0  
7. 结果：非球面透镜 VeK^hz R^Z  
)D\cm7WX^[  
(O{5L(  
 生成期望的高帽光束形状。 .2?txOKh  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 bl@0+NiM  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 @V{s'V   
]"bkB+I  
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Zwy8SD'L  
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8. 总结 n+Ofbiz@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Kq!E<|yM  
v~^c-
]4I  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &atT7m  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w5*?P4P  
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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。 H|8vW  
,4dES|)sP