[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) N-_APWA  
应用示例简述 MtaGv#mJ  
1. 系统细节 P/.<sr=2  
 光源 t$wbwP  
— 高斯激光束 `-OzjbM  
 组件 1dw{:X=j  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 GBT|1c'i  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 `GdH ,:S>  
 探测器 K3M.ZRh\;`  
— 视觉感知的仿真 ^D
6TeH  
— 高帽，转换效率，信噪比 &)gc{(4$  
 建模/设计 3Ovx)qKxd  
— 场追迹： 6<$.Z-,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 0 !{X8>x  
(RV#piM  
2. 系统说明 q4&! mDU  
y<6c*e1  
ES AX}uF  
kLF`6ZXtd  
3. 建模&设计结果 M\a{2f7'n  
v_Sa0
}K9  
不同真实傅里叶透镜的结果： Fa[^D~$l*  
h7^&:  
@uCi0Pt  
1n[)({OQ  
4. 总结 Nr~!5XO  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 BDvkY  
6?~9{0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ( _6j@?u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \<*F#3U1  
l<GN<[/.+  
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。 5WJ ~%"O  
GdI,&|/  
应用示例详细内容 R20 .dA_N  
Eu'E;*-f  
系统参数 3*~`z9-z  
{$hWz(  
1. 该应用实例的内容 rzIWQFv  
O>qlWPht  
m+;U,[%[*E  
jVd`J  
*3fl}l  
2. 仿真任务
&)tiO>B^6  
4@3\Ihv  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 \-pwA j?  
'g)f5n a[  
3. 参数：准直输入光源 tjwf;g}$  
#o/;du  
q"<=^vi  
(WC =om  
4. 参数：SLM透射函数 JX&]>#6|E  
EQ,`6UT>  
~6n|GxR.[  
5. 由理想系统到实际系统 }6\,kFc  
v4s4D1}  
v77UE"4|c  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 yO7y`;Q(sF  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 JI]Lz1i  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 DSqA}r  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 e:nByzdH0[  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 hRX9Du`$  
m`-:j"]b$  
<Hr<QiAK  
U<0Wa>3zj  
-%M
Xt  
应用示例详细内容 !9PAfi?  
%C,zR&]F  
仿真&结果 "[~yu* S  
%<nGm\  
1. VirtualLab中SLM的仿真 )jgz(\KZ  
-c?x5
/@3  
 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)。 f|B\Y/*X  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ^g6v#]&WA  
 为优化计算加入一个旋转平面 Yv]vl6<  
!9 kNL  
WLXt@dK*u  
f\= @jV  
2. 参数：双凸球面透镜 ,H"}Rw
 
1
$03:ve1  
^2$b8]q  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 5}hQIO&^%  
 由于对称形状，前后焦距一致。 4N$Wpx  
 参数是对应波长532nm。 oCOv 6(  
 透镜材料N-BK7。 elGBX h  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 9D\E0YG X/  
ZrEou}z(*  
]I,&Bme  
J[?oV;O  
VdM Ksx`r  
Hif|z[0$  
3. 结果：双凸球面透镜 Ne|CWUhO  
A]0R?N9wb_  
Zj]tiN f\"  
 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。 u3 LoP_|  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 `;}qj
m0a  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 k8stXW-w  
VO:  
o'$-  
-FZNk}  
h!(# /  
4. 参数：优化球面透镜 .$cX:"_Mk  
=3'B$PY  

3n7>qZ.d  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 0N!rIz  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 &?QKWxN  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 :^?-bppYW  
 透镜材料同样为N-BK7。 h~sTi  
 -V2`[k  
{wSz >,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9s5s;ntz"  
8~,zv_Pl  
j07A>G-=  
<Ffru?o4
j  
5. 结果：优化的球面透镜 >?JUGXAi'{  
C3=0st$  
8SroA$^n  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ~P}ng{x4z  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 |4/rVj"  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ~5|R`%  
\anOOn@  
Fg p|gw4  
L:&'z:,<  
6. 参数：非球面透镜 VgbT/v  
t;3).F  
T"H"m4{'  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 N\]-/$z  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <6.`(isph  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 R>Ox(MG  
[C-FJ>=S  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \ 6taC  
*=O3kUoL  
WaX!y$/z  
cna%;f.  
R9-mq;u+  
7. 结果：非球面透镜 nZYO}bv\  
4!ZT_q  
PS!or!m  
 生成期望的高帽光束形状。 #$U/*~m $  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 WyB^b-QmDh  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 @6!Myez'  
a|]deJU^  
Ht}?=ZzW  

Uv<nJM  
{QdoIPr3  
8. 总结 h4ntjk|{i7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;c|_z 9+  
(ruMOKW  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 o+k*ia~Fa  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 M;AvOk|&  
W%&s$b(  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 o)b-fAd@$  
-~J5aG[@~>