[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) X{9o8 *V  
应用示例简述 t'x:fO?cp  
1. 系统细节 F:GKnbY  
 光源 F6VIH(  
— 高斯激光束 I.1l
  
 组件 KdsvZim0>  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 =XlIe{  
— 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 Uy|=A7Ad c  
 探测器 -wMW@:M_  
— 视觉感知的仿真 [{LnE:  
— 高帽，转换效率，信噪比 j)6B^!  
 建模/设计 PGl-2Cr  
— 场追迹： ER1mA:8>E  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 [;YBX]t  
BM~niW;k  
2. 系统说明
pu*u[n  
kA=~8N  
L b;vrh;A  
E9 q;>)}  
3. 建模&设计结果 8lSn*;S,  
aZGDtzNG5h  
不同真实傅里叶透镜的结果： q%Jy
>IXt  
4,ynt&  
`h5eej&s(  
~U6YN_W  
4. 总结 v/.h%6n?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 o 0ivja  
'?3z6%
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 05I39/T%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :P~& b P  
'oQP:*Btl3  
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。 G5y  
Cy:`pYxhd  
应用示例详细内容 B00wcYM<1r  
_D,f4.R  
系统参数 Cf=q_\0|W  
Zbh]SF{3F  
1. 该应用实例的内容 m&0BbyE.z  
A-C)w/7  
q}v04Yy,o  
HmB[oH"x  
+xBK^5/x  
2. 仿真任务 >fA@tUQB  
vcJb\LW  
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。 BRXb<M^;_  
'L|GClc6)
 
3. 参数：准直输入光源 C2=iZ`Z>T  
/,N!g_"Z  
p6y0W`U  
t^_{5  
4. 参数：SLM透射函数 oT (:33$  
6#x)W  
jvc?hUcLKT  
5. 由理想系统到实际系统 C6V&R1"s  
}A)
36  
jw(>@SXz  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 (GcKaUg8*  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^&';\O@)  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :e<`U~8m  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 x1V2|~;p|  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 hp]ng!I{\u  
<+-Yh_D  
,rB9esxic  
jo;uRl  
%][$y7  
应用示例详细内容 *&d
W\fx  
QTjftcu  
仿真&结果 O? Gl4_y  
}L$Xb2^l  
1. VirtualLab中SLM的仿真 _{c|o{2sj  
0gOrW=  
 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)。 Ng'Z
AG;O  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 lKV\1(`  
 为优化计算加入一个旋转平面 i+X2M-[Ls  
h/X5w4  
Q%n{*py  
=2nn "YVP  
2. 参数：双凸球面透镜 v :+8U[x  
s@ 20#D  
[UJEU~XC  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 P"bknXL  
 由于对称形状，前后焦距一致。 5Q$r@&qp  
 参数是对应波长532nm。 $\,BpZ }3  
 透镜材料N-BK7。 5@UC c  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 n-hvh-ZO  
ne"?90~  
zD)IU_GWa  
ckf<N9  
eg2U+g4  
2]V>J  
3. 结果：双凸球面透镜 i[2bmd!H
 
k'@7ZH  
0
;FqX*  
 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。 pM&]&
Nk  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 # cN_y  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 H}
sS4[z  
c/<Sa|
'  
bB:r]*_ s]  
-Wlp=#9  
crJ7pe9  
4. 参数：优化球面透镜 #*Yi4Cn<  
Xq,UV  
O}K
_l1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 \K?(  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Qe>i{:N  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 xb9Pc.A[  
 透镜材料同样为N-BK7。 =% q?Cr  
IpWy)B>Fl3  
UCn*UX  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 MX!u$ei  
SZ5O89  
Ml8 YyF/~  
yn/?= ?0  
5. 结果：优化的球面透镜 GOy=p3mQ  
x">W u2  
 <+AIt  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 V#'26@@  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 +Lm3vj_N  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 aho'|%y)  
,4^9cFVo  
w]>"'o{{  
Gnbfy4Z  
6. 参数：非球面透镜 ]d@^i)2LF  
0'?V|V=v  
J [ YtA  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Gb(C#,xbK  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 }P<Qz^sr_  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 f._l105.  
B{7Kzwh;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 lGdM80f  
p91`<>Iw  
<^lJr82  
$ A-+E\vQ@  
k?3S  
7. 结果：非球面透镜 hi!L\yi  
wYZT D*A2h  
;~W8v.EW  
 生成期望的高帽光束形状。 SArfczoB  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 M]}l^m>L  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 6!P`XTTE  
H@V 7!d  
8g\wVKkTQp  
OnZF6yfN=3  
nD7|8,
'  
8. 总结 a%Uw;6|{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]JOephX2R  
kmryu
=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 HbcOTd)=5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
!7}IqSs  
o4$Ott%Wm  
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。 \[:PykS  
 s[3e=N