[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) e+Mm!\;`  
应用示例简述 MeV4s%*O+  
1. 系统细节 x?6^EB|@  
 光源 lKQjG+YF  
— 高斯激光束 S%]4['Y  
 组件 hBZh0xy  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 'lC=k7@x  
— 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 4cm~oZ  
 探测器 Lo'G
fHE  
— 视觉感知的仿真 8oHIXnK  
— 高帽，转换效率，信噪比 9%k4Ic%P  
 建模/设计 *s1o?'e  
— 场追迹： LUx'Dm"  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 $m.'d*e5  
3Qv9=q|[b  
2. 系统说明 HE4S%#bH>  
S-6i5H"B&  
YS9)%F=X  
wc6#C>=F  
3. 建模&设计结果 (s1iYK  
Pmuk !V}f  
不同真实傅里叶透镜的结果： -uAGG?ZER  
;rh=63g  
10dK%/6/O  
^y&2N  
4. 总结 BaCzN;)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Sr6iQxE  
a<pEVV\NB~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _=5\$6  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Y% [H:  
,;= S\  
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。 $iy(+}  
9zehwl]~  
应用示例详细内容 R'1"`@fG  
+I~U8v-  
系统参数 =:RNpi,  
Wu?[1L:x  
1. 该应用实例的内容 ^^Q>AfTR.  
A.P*@}9  
n u>6UjV  
j1@PfKh  
j;rxr1+w  
2. 仿真任务 ~bjT,i  
v@!r$jZ  
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。 3A b_Z  
SkXx:@  
3. 参数：准直输入光源 i\L7z)u
 
xO 1uHaL  
6nk.q|n:g  
R<>uCF0  
4. 参数：SLM透射函数 m`3gNox  
?7*J4.  
28,HZaXhc  
5. 由理想系统到实际系统 ;xE1#ZT  
}Tk*?tYt  
)%?SWuS?N  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。
6FI`0j=~  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Bk4|ik}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <C7/b#4>\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 p
["20?^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 W QyMM@#  
V_Y2@4  
YcuHYf5  
{$-\)K  
{B\lk:"X  
应用示例详细内容 9O#?r82  
fL R.2vJ  
仿真&结果 ^F$iD (f  
& MfnH  
1. VirtualLab中SLM的仿真 v%2Jm!i+  
Nxt z1  
 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)。 y +c 3#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 fxX4 !r  
 为优化计算加入一个旋转平面 `lq[6[n  
X=b]Whuv  
u*H V  
c:z<8#A}  
2. 参数：双凸球面透镜 *}`D2_uP  
QW"BGg~6c  
J|I&{  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 $P~Tt4068  
 由于对称形状，前后焦距一致。 umj5M5oe3  
 参数是对应波长532nm。 h7W<$\P  
 透镜材料N-BK7。 |h1Y3  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +aIy':P  

mMV-IL  
AVv8Hhd  
l7=WO#Pb  
;F'/[l{+  
&8wluOs/5  
3. 结果：双凸球面透镜 O_wRI\!  
f)K1j{TZ  
'gwh:8Xc  
 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。 <swYo<?J#  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5%Q[X  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /WKp\r(Hp  
!NFP=m1  
u9%)_Q!14  
86\B|!   
Kzd)Z fnD0  
4. 参数：优化球面透镜 q+-Bl  
x?B8b-*  
Z}'"c9oB  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。  =:-x;  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 &-0eWwMW  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 HNtl>H  
 透镜材料同样为N-BK7。 S7 Tem:/  
D#,P-0+%  
w_!]_6%{b  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 +b]+5!  
*aF
<#m v  
_n+./B  
hd}"%
9p  
5. 结果：优化的球面透镜 M%8:  
7o]p0iLej  
c}>p"  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _=eeZ4f  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 F$Q@UVA  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 C}{$'#DV2  
D 4\T`j:  
<2a7>\74E0  
`<L6Q2Y>j  
6. 参数：非球面透镜 iE$/ Rcp  
tCdgtZm  
{s=$.Kg  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 W|FPj^*t  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 /#M|V6n  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 wb }W;C@  
*?`:=  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 X>#!s Lt  
3wBc`vJ!  
3'WS6B+  
+FoR;v)z=F  
J8"Cw<=O  
7. 结果：非球面透镜 =y/VrF.bV  
p&L`C|0  
Pxj?W'|  
 生成期望的高帽光束形状。 *zy0,{bl  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 5"[Qs|VjA6  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Z=Oo%lM6B  
46dh@&U  
,z?Re)qm  
/EOtK|E  
By8C-jD  
8. 总结 uL!{xuN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 >4.{|0%ut  
he/UvMu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 S)[`Bm  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SZCFdb  
sYt8NsQ  
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。 @^vVou_  
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