[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) V,Q4n%h1.  
应用示例简述 96c?3ya
 
1. 系统细节 Br!9x{q*  
 光源 ZIDbqQu  
— 高斯激光束 Or8kp/d  
 组件 RbEKP(uw  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 a7#?h%wf  
— 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 [*Uu#
9  
 探测器 QTH7grB2v  
— 视觉感知的仿真 2}vNSQvG  
— 高帽，转换效率，信噪比 tlQC6Fb#  
 建模/设计 BRzfic:e  
— 场追迹： Z+4D.bA  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 X:|8vS+0gU  
"
hQgLG  
2. 系统说明 O6X"RsI}  
B$XwTJ>  
>P=Q #;v  
 U>a\j2I  
3. 建模&设计结果 T.ML$"f  
!Ms[eB  
不同真实傅里叶透镜的结果： pDl3!m  
F9a
^ED0l\  
e2cP *J  
T^:fn-S}=  
4. 总结 E=$p^s  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 iOCqE 5d3  
V 1/p_)A  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?6"{!s{v  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~b)74M/  
Mxl]"?z  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 R[jEvyD>(  
"N5!mpD"  
应用示例详细内容 WQ6"0*er  
!h`kX[:  
系统参数 _zMgoc7  
[{ ~TcT  
1. 该应用实例的内容 hgj
<>H|  
Bd~1P
/  
.iHn5SGA  
C\*4q8(  
~}"]&%Q{J  
2. 仿真任务 t0)<$At6J  
@~ETj26U'  
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。 U;q];e:,=}  
B9,^mE#  
3. 参数：准直输入光源 F?-R$<Cn2~  
~
Z'w)!h  
t2BL(yB  
>e,mg8u6$  
4. 参数：SLM透射函数 Wwujh2g"0|  
7U|mu
~$.!  
UVQ7L9%?f  
5. 由理想系统到实际系统 7msAhz  
T0zn,ej  
;j8)KC  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 hrGH}CU"  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Tr0B[QF  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 $*R/tJ.  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 TuDE@ gq(  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 GH1"xR4!  
A:l@_*C..  
&<RpWAk{  
]X Z-o>+,  
/3B $(  
应用示例详细内容 -Go 7"j  
#~O b)q|  
仿真&结果 y:m_tv0~0  
'6y}ZE[  
1. VirtualLab中SLM的仿真 mtz#}qD66  
YH&bD16c3  
 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)。 3jB$2:#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 jw<pK4?y  
 为优化计算加入一个旋转平面 \^7C0R-hX  
_BdE< !r  
r$Co0!.  
lKZB?Kk^w\  
2. 参数：双凸球面透镜 ~vlype3/EF  
8{`?=&%6  
@Z>ZiU,^  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 w}Uhd,  
 由于对称形状，前后焦距一致。 r}[7x]sP  
 参数是对应波长532nm。 !$
N<ds.  
 透镜材料N-BK7。 Um#Wu]i  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ^uv<6  
bwiPS1+);  
FFdBtB  
~.;<  Bj  
w?kJ+lmOQy  
M@0;B30L  
3. 结果：双凸球面透镜 7$h#OV*@,  
P) 3mX.(}  
3bnS W5  
 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。 -'~LjA(  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ,|&9M^  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 x#Sqn#  
$!&*xrrNM  
|$5[(
6T|  
i[wb0yL  
NaX   
4. 参数：优化球面透镜 k
'0Pi6  
Xy5e5K  
?-^~f  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ZXm/A0)S  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Y>'|oygHA  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ^Q+g({  
 透镜材料同样为N-BK7。 gz3pX#S  
jH_JmYd  
\hCH
>*x<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [jmd  
q$=#A7H>3)  
8#vc(04(  
-[-wkC8a  
5. 结果：优化的球面透镜 L|p Z$HB  
uu`G 2[t  
g)-bW+]q  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }iuWAFZbGS  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 iX)%Q  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 hdrm!aBd  
o}ZdTf=  
1dK*y'rx  
}sxYxn~  
6. 参数：非球面透镜 ti#7(^
j  
(DI>5.x"  
c
FJY^A  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Qjb:WC7he  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 >p"c>V& 8  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 55z]&5N  
[UH||qW  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *c2YRbU(  
(SvWvm  
EKO[!,  
|j,"Pl}il^  
O
eok;:  
7. 结果：非球面透镜 Ft
r5k^!  
9E6_]8rl  
o,)?!{k}  
 生成期望的高帽光束形状。 % yw?s0  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 76`8=!]R  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 n^g|Ja  
p9x(D/YP0  
w9bbMx  
jEZMUqGY!  
GaK-t*Q  
8. 总结 J|qZ+A[z
 
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4GX-ma,  
):[7E(F=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >7QvK3S4%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 c_4[e5z  
t&AFUt\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。 XMxSQ B1  
`)_dS&_\