[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) ^T"A9uaG  
应用示例简述 >?5`F
C  
1. 系统细节 ~V<jeb  
 光源 kb>9;-%^JK  
— 高斯激光束 ]HRE-g  
 组件 Mcf
SB(59  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 hPl;2r  
— 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 bF3j*bpO"  
 探测器 tW(E\#!|p<  
— 视觉感知的仿真 i"r=b%;;  
— 高帽，转换效率，信噪比 KxvT}"k  
 建模/设计 >k
:)'*  
— 场追迹： q,2 @X~T  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Cnc77EUD  
z*FlZLHY  
2. 系统说明 bw@tA7Y  
?p`}6s Q}  
?H
y++  
 /8.;  
3. 建模&设计结果 :D(:(`A=  
OuX/BMG  
不同真实傅里叶透镜的结果： 0DN:{dJz  
luV%_[F  
vWow^g  
@NO&3m]  
4. 总结 <>-UPRwqI  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7FWf,IjcGY  
X!&=S!}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ImgKqp0Z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1cUC>_%?  
n6oVx5/  
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。 p/@z4TCNX  
O'(qeN<^w  
应用示例详细内容 L&l>?"_  
`9@!"p f  
系统参数 jAF DkqH  
Xa-]+_?Q  
1. 该应用实例的内容 cLamqZf3  
b%AYYk)d?  
=#8J9  
XxV]U{i!  
2H4+D)  
2. 仿真任务 |i1z47jN6P  
G.L4l|%W  
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。 y![h  
RL($h4d9  
3. 参数：准直输入光源 IDv@r\Xw  
F*}b),  
-^C;WFh8)  
x%LWcT/  
4. 参数：SLM透射函数 p_tMl%K  
@Yy
=HV  
7v1}8Uk  
5. 由理想系统到实际系统 mh|M O(  
5JQq?e)n  
""TRLs!:M  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ^]OD+
v  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 (gz|6N  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 V5R``Tp  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 &AA u:  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 -0lpsF  
S tn[M|
 
N\mV+f3A@,  
q18dSu  
{_PV~8u  
应用示例详细内容 IC7n;n9  
6]na#<  
仿真&结果 hnL(~  
yU&A[DZQ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 E/Y.f  
/TS>I8V!  
 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)。 M`AbH19  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 @zSoPDYv,  
 为优化计算加入一个旋转平面 /9W-;l{=z  
ai#0Zg
O  
.GL
otc  
t4h5R  
2. 参数：双凸球面透镜 eRC@b^~  
[BmondOx  
G`gYwgU;  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。  XW`&1qx  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [G4#DP\t>p  
 参数是对应波长532nm。 [R6du*P  
 透镜材料N-BK7。 `<q{
8  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ^hTq~"  
*(s)CWf  
naW}[y*y;  
%]RzC`NZ  
z_CBOJl#C!  
GXJJOy1"!  
3. 结果：双凸球面透镜
F6YMcdU  
wIL5-k,  
e>y"V;Mj  
 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。 =@&]PYv  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 3>/Yku)t  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 8BC}D+q  
!&ac}uD^g  
$nBzYRc"3  
"VB-=. A  
mp%i(Y"vp  
4. 参数：优化球面透镜 u%3Z +[  
#Z(8 vA^@  
zr2%|YF  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 GYyP+7K4l[  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 "~N#Jqzr:  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 |'b=xeH.^<  
 透镜材料同样为N-BK7。 f \[Z`D  
s0qA8`Yu  
r68'DJ&m3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 UACWs3`s+  
,z<\Z!+=  
$yI!YX&  
E;9SsA  
5. 结果：优化的球面透镜 7-Fh!=\f/  
dEJ>8e
8  
-D`*$rp,  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 X#Ajt/XQ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 &=xm>;`3  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ;:a7rN"(  
RWz^ MV5K  
aKhI|%5kA  
#=q)>+\  
6. 参数：非球面透镜 =uIu0_v  
B}C"Xc  
W{?7Pn?1`  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 *3s4JK  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 4-lEo{IIM  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Ck/4hZ  
=;i@,{ ~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
)CSb\  
I.euuzBgA  
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Tmg~ZI:MW  
K#}DX
q  
7. 结果：非球面透镜 "
P~07  
0' @^PzX  
uF+if`?  
 生成期望的高帽光束形状。 !/BXMj,=  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 +q|2j>k@  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 %
tN{  
w q% 4'(  
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{]n5h#c 5*  
EX~ U(JB6  
8. 总结 YrS%Yvhj0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pkWzaf  
k ?X  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 %J!+f-:=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 a<B[~J4i  
ik=~`3Zp0  
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。 +FP*RNM  
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