[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) P {'b:C  
应用示例简述 H
T@=evV  
1. 系统细节 P~dcW  
 光源 f mGc^d|=  
— 高斯激光束 6B-16  
 组件 R-Sym8c  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $d4n"+7  
— 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 wY}@'pzX  
 探测器 V8(-  
— 视觉感知的仿真 B<-Wea  
— 高帽，转换效率，信噪比 u:EiwRW  
 建模/设计 ^Dx&|UwiZa  
— 场追迹： z{>Rc"%\  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 p[cX O=
 
.(vwIb8\_  
2. 系统说明 11lsf/IP  
g&.=2uP  
0IpmRH/  
+|rj4j)L&'  
3. 建模&设计结果 |hQ;l|SWg  
Js;h%  
不同真实傅里叶透镜的结果： j!ch5A  
8ipez/  
svSVG:48  
.^g p?  
4. 总结 = /8cp  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E.f%H(b  
4I7>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。 cNH7C"@GVu  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ElXFeJ%[G  
liSmjsk  
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/1(]#kOX  
Cyp'?N  
应用示例详细内容 \DzGQ{`~
m  
<QvOs@i*  
系统参数 P*o9a  
<}
LC~B!  
1. 该应用实例的内容 j#6.Gq  
dRDnJc3  
U6VKMxSJ  
ME dWLFf  
S[N5 i
kg  
2. 仿真任务 #
b`ke/P  
u4j5w  
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。 b]y2+A.
n  
M?qy(zb  
3. 参数：准直输入光源 M`>E|"<  
% `3jL7|  
"]dI1 g_  
]{iQ21`a-  
4. 参数：SLM透射函数 f<H2-
(m  
HP=+<]?{G  
MJvp6n  
5. 由理想系统到实际系统 #F#%`Rv1  
RpF&\x>  
PM+[,H  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =fbWz  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 o@Oqm>]SS  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ise-O1'  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 kFB  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 YMgNzu  
_LPHPj^Pg  
6pzSp  
yw!{MO  
9UkBwS`  
应用示例详细内容 7"mc+QOp  
dscgj5b1~  
仿真&结果 OnK4] S5  
<N)oS-m>  
1. VirtualLab中SLM的仿真 T|p"0b A  
""H?gsL[  
 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)。 q@&6#B  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 H.c7Nle  
 为优化计算加入一个旋转平面 sRW<me;  
1,~D4lD|  
OPi

0~s  
=WLY6)]A  
2. 参数：双凸球面透镜
Gq6*SaTk  
\8 ":]EU  
?CZdOl  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 <[v[ci  
 由于对称形状，前后焦距一致。 AdmC&!nH  
 参数是对应波长532nm。 pI[uUu7O  
 透镜材料N-BK7。 \lY_~*J  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ebq4g387X  
Mhu*[a=;x  
;j7#7MN2_E  
C+]I@Go'Tk  
/{[o~:'p  
5\v3;;A[  
3. 结果：双凸球面透镜 .6> w'F{>  
j+!v}*I![  
G)YcJv7  
 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。 @c#(.=  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 \!(zrfP
{(  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 [RL9>n8f  
,I9bNO,%JK  
5tnlrqC  
fOHxtHM  
 bLL2  
4. 参数：优化球面透镜 3 {V>S,O3]  
KXrjqqXs  
"|NI]
Kv  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 >ef6{UR
y<  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Fcx&hj1gQ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 "&] -2(  
 透镜材料同样为N-BK7。 Kq!3wb;  
/}$+uBgJm  
gr{ DWCK  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ta0|^KAA  
uO**E-`  
"~nZ GiK  
Smh,zCc>s  
5. 结果：优化的球面透镜 ,+VGSd  
0_/[k*Re  
>~f]_puT  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 TvM~y\s  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 "tZe>>I  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 m'U0'}Ld};  
+t.b` U`-  
AX INThJ  
cK@wsA^4  
6. 参数：非球面透镜 54,er$$V  
/ 1RpM]d  
jdN`mosJ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 =wJX0A|  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 F@t3!bj9  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,6/V"kqIP  
f<_Cq<q"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mq l Z?-  
R_KH"`q  
z}<^jgJ  
x;S @bY  
:s,Z<^5a)g  
7. 结果：非球面透镜
W_=f'yb:E  
OI*H,Z"  
hp2t"t  
 生成期望的高帽光束形状。 3$tdwe$S  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 v19-./H^ j  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 3Vwh|1?  
(Z*!#}z`  
#E?4E1bnB  
siaG'%@*r  
wY#E?,  
8. 总结 `uFdwO'DD  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <%d>v-=B  
Z;i:](  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^~dWU>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
O^.#d  
'F<TSy|4kI  
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。 e(sk[guvX  
T%Lx%Qn