[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) F*QZVg+<*X  
应用示例简述 cQEK>aAd  
1. 系统细节 l{wHu(1  
 光源 hPtSY'
_@_  
— 高斯激光束 z:f[<`,GT  
 组件 5_";EED  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 NikY0=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 <(x[Qp/5P  
 探测器 zp[Uh]-dMK  
— 视觉感知的仿真 xEtzqP<]
 
— 高帽，转换效率，信噪比 \IY)2C<e  
 建模/设计 q%8%J'Fro  
— 场追迹： qH'T~#S  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 YGrmco?G  
dK|6p_  
2. 系统说明 HrQBzS  
QUd`({/@:  
Z#.J>_u )  
prE~GO7Z  
3. 建模&设计结果 VD+TJ` r  
[.;$6C/?  
不同真实傅里叶透镜的结果： K FV&Dt}<  
+@D [%l|  
@$'k1f(u>  
[FLRrTcE  
4. 总结 =fa!"$J3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -;=0dfC(  
@dE|UZ=(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (UWP=L1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8 PI>Q  
:9H=D^J  
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。 4$9WJ~V{  
H@0i}!U64  
应用示例详细内容 fk-zT
 
Fy^*@&  
系统参数 FC<aX[~&3  
v-2_#  
1. 该应用实例的内容 TR3_!0  
KK"uSC  
V9Bi2\s*  
S'T&`"Mr  
uPbvN[~t  
2. 仿真任务 >mRA|0$  
^qXc%hjg  
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。 B3[;}8u>  
ju#/ {V;D  
3. 参数：准直输入光源 ~oO>6  
d5&avL\  
` MIZqHM @  
K!^x+B|  
4. 参数：SLM透射函数 "PH}\Dl=  
bmN'{09@  
}MBxfZ4I  
5. 由理想系统到实际系统 3'WJx=0?  
[#S[=%  
7Pspx'u  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 /bm$G"%d  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 @ht= (Jk9  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 T+p?VngF  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 urmx
})=  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 \zioIfHm  
b^b@W^\hn  
#DjSS.iW  
[5>f{L!<T<  
@{16j#'R  
应用示例详细内容 Vg9nb  
Htd-E^/
 
仿真&结果 kBZnR$Cl  
z0[_5Cm/  
1. VirtualLab中SLM的仿真 k2{*WF  
jA@jsv  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 .Fo0AjL}x  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 RGd@3OjN  
 为优化计算加入一个旋转平面 k?-GI[@X  
tow0/Jt  
Sx{vZS3  
9UlR fl  
2. 参数：双凸球面透镜 SSH))zJ  
6qfL-( G  
n[$bk_S  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 B:5\+_a!  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ( <~  
 参数是对应波长532nm。 Q;A1&UA2  
 透镜材料N-BK7。 h!l&S2)D`  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 1&
%6sZN  
akg$vHhK4  
u0^Vy#@_  
[JI>e;l C:  
NN(ZH73  
dO/iL7K&  
3. 结果：双凸球面透镜 ' lt5|  
v%gkQa
 
N]gJ(g  
 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。 epw*Px  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 o@SL0H-6|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 hRK&  
CJ+/j=i;~c  
@Z9X^Y+u^h  
B",5"'id  
SM%N]/@U  
4. 参数：优化球面透镜 d
.wu   
r@e/<bz9  
b EB3#uc  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 @ol}~&"  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 7.V'T=@x3)  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 K?]><z{  
 透镜材料同样为N-BK7。 bs_>!H1  
1<gY  
J+hiz3N  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3<Qe'd ^  
+fh@m h0[  
l|WdJn o  
i_/
A,5TF  
5. 结果：优化的球面透镜 wm1`<r^M.  
T!![7Rs  
!e>+O^  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 M8_f{|!&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Uk@du7P1k  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 4oxAC; L  
BQ8vg8e]B  
(<bYoWrK#  
].AAHu5  
6. 参数：非球面透镜 R-2NJ0F7  
zG IxmJ.  
aCxF{>n  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 b'x26wT?  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Oy(fh%k#  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 3C[#_&_l  
qr$h51C&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 l\f /(&,  
oRDqN]  
e3o?=;  
%XF>k)  
"2l$}G  
7. 结果：非球面透镜 H$D),s gv  
2Dc2uU@`r  
RA];hQI?  
 生成期望的高帽光束形状。 pW[KC!  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 K_SURTys  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 -hd@<+;E  
fBj-R~;0  
*'i9  
k-V3l  
]Rk4"i  
8. 总结 QUQw/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )~X.x"}8k  
`;~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。 Jn:h;|9w  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?Yf0h_>  
\iP=V3  
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。 \&8 61A;  
,1K`w:uhS