[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) ,6x>gcR  
应用示例简述 :%IB34e  
1. 系统细节 Xkf|^-n  
 光源 i_p-|I:hQ  
— 高斯激光束 6e"Lod_ L  
 组件 <,Jx3yq  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [f=Y*=u9,  
— 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 LVJn2t^  
 探测器 I~,bZA  
— 视觉感知的仿真 <6C:\{eo  
— 高帽，转换效率，信噪比 <BK?@Xy  
 建模/设计 {6>$w/+~  
— 场追迹： ;+lsNf  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 S4 s#EDs  
~g*5."-i  
2. 系统说明 Nu+DVIM  
"1rT> ASWI  
igF<].'V  
dHtEyF  
3. 建模&设计结果 b T** y?2  
A&X XL~yH  
不同真实傅里叶透镜的结果： 2j$~lI  
WpC9(AX5g  
dyl1~'K^  
Myh?=:1~(c  
4. 总结 8I0G%hD  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uz;eYD
 
@su!9]o  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @6H7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 LXf|n  
j)#GoU=w  
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。 i_av_I-  
\9]-(j6[H  
应用示例详细内容 ~Jlq.S'  
uS!V_]  
系统参数 .>F
pk7  
r"dR}S.Uf  
1. 该应用实例的内容 X=Jt4 h9  
x|g2H.n  
hbs /S  
`)TgGny01  
yh.WTgcW  
2. 仿真任务 vILgM\or  
'a"Uw"/p[  
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。 q XB E3  
qf{HGn_9~1  
3. 参数：准直输入光源 kA9k^uR/  
zO0K*s.yK  
6sT(t8[  
cvYKZB  
4. 参数：SLM透射函数 IH.EvierJ  
*?+2%zP  
8tzL.P^  
5. 由理想系统到实际系统 w{GEWD{&  
N]&hw&R{Q  
$_gv(&ZT  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 !(y(6u#  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 gl!ht@;>ak  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 n%!50E6*:  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 zbfe=J4c  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 5[~C!t;  
7**zO3 H  
n;y[%H!g  
OXZx!h  
#hXuGBZEI  
应用示例详细内容 M{p9b E[j  
1[\I9dv2  
仿真&结果 WN o+%  
JvS ~.g1  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Pd~z%VoO  
5Hs!s+  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 /mwDVP<z /  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 u(JuU/U  
 为优化计算加入一个旋转平面 |C>\ku*  
2hTsjJ!'  
<80M$a g  
{'#7b# DB>  
2. 参数：双凸球面透镜 2L=(-CH9]  
!"'@c  
4thPR}DH}  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 <)oxs]<  
 由于对称形状，前后焦距一致。 o_r{cnu  
 参数是对应波长532nm。 FV%|*JW[;N  
 透镜材料N-BK7。 @Y#TWt#  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 J$-1odL0Z  
i'}"5O+  
2SKtdiY  
o@YEd
d  
},#AlShZu  
>uE<-klv  
3. 结果：双凸球面透镜 [ *
!0DW`  
$=Tq<W*c  
{<i(aq
?  
 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。 |^#Z!Hp_Y  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 {wD "|K  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 t`1~5#?Du(  
B'6(Ao=3/  
=-G4BQ  
~-~iCIaTb  
(>dL  
4. 参数：优化球面透镜 $C8s  
WctGhGH  
0p'g+ 2  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 |2I p*  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 !ce,^z&5  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4n%|h-!8  
 透镜材料同样为N-BK7。 )7WLbj!M  
SnoEi~Da  
8,:lw3x1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V
C^QCuSq  
IOl0=+p  
zZS,<Z  
epP_~TU  
5. 结果：优化的球面透镜 ' &Nv|v\V  
T=fVD8  
CDDEWVd  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ]jV1/vJ-!  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Z FIgKWZ'  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 = Ruq  
?q"9ZYX<  
u)l[*";S  
1["IT.,f.  
6. 参数：非球面透镜 >P2QL>P  
Q>\9/DjUp  
ak(P<OC-  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。  "-G&]YMl  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 J#G\7'?{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 >n>gX/S<C  
2O`s'&.h  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (@xr/9:i  
a<Ps6'  
-J++b2R\%  
9bD ER  
xGX U7w:X  
7. 结果：非球面透镜 I0sw/,J/Z  
`~LaiN.  
~-NlTx  
 生成期望的高帽光束形状。 *w1R>  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 s?&UFyYb,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 )eBCO~HS  
)(`,!s,8)  
-[7S.  
]ov"&,J  
Yd<q4VJR  
8. 总结 _({K6adb  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Fh^Ax3P(  
Z'y:r2{ql  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )7iYx{n  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 d~O)mJ J  
n}
q/:|c  
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。 L(3} H,t  
=bb)B(