[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) iFchD\E*o  
应用示例简述 .Sw'Bo!Ee  
1. 系统细节 +>({pHZ<S  
 光源 zhL,BTH  
— 高斯激光束 =x]dP
.  
 组件 ;itg>\p3  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 RL8wSK  
— 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 cYS+XBz  
 探测器 o:*i
T=l  
— 视觉感知的仿真 zwK;6&(W  
— 高帽，转换效率，信噪比 ~]+  jn  
 建模/设计 fbkjK`_q  
— 场追迹： Vtk|WV?>P+  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 1"PE@!
]  
nP5fh_/  
2. 系统说明 3o^M%  
|/Z)?  
( "z;Q?(  
9hpM*wt  
3. 建模&设计结果 6[7k}9`alz  
L@GD$F=<0  
不同真实傅里叶透镜的结果： 7?#32B Gr  
n/D]r  
;wB
3H  
:E*U*#h/  
4. 总结 &|] ^ u/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O,#[m:Ejb  
CgE5
;O  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 BT0hx!Ti  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Ry3 f'gx  
;
O>fy:$'  
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。 &i RX-)^u  
s50ln&2  
应用示例详细内容 net9KX4\  
rfpxE>_|G  
系统参数 `;@4f|N9  
INpub5  
1. 该应用实例的内容 LcF3P 4  
W -&5 v  
&.B6P|N'  
L~~Yh{<  
5Bo)j_Qo  
2. 仿真任务 v^'~
-^s  
c-d}E!C:  
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。 Xi.?9J
`@  
:DJ@HY  
3. 参数：准直输入光源 3R {y
68-S  
*Cw2h  
wt;aO_l  
oJ:J'$W(  
4. 参数：SLM透射函数 c2/HY8ttRD  
(%}C  
cK&oC$[r-  
5. 由理想系统到实际系统 0 HmRl  
,jmG!qJb  
qzz'v  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 d.A0(*k,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 TZg7BLfy  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 5>Q)8`@E  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 %3j5Q   
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 PQ>JoRs  
D2bUSRrb  
jLSZ#H  
-}@9lhS,  
7
}k8-:a%  
应用示例详细内容 g:U ul4  
nKdLhCN'=  
仿真&结果 c3##:"wr  
b3+PC$z2h  
1. VirtualLab中SLM的仿真 j
7&l&)5  
Fm"$W^H  
 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)。 +Sfv.6~v  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 'Nh^SbD+_|  
 为优化计算加入一个旋转平面 / <p HDY  
sXu]k#I^"  
JN_# [S$  
H;2pk  
2. 参数：双凸球面透镜 AM>:AtY  
8T4J^6  
7 <xxOY>y  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 rAKdf??  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Y{KJk'xN5W  
 参数是对应波长532nm。 q)*0G*  
 透镜材料N-BK7。 {\B!Rjt[T  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 w8qI7/  
cu-WY8n  
V~;YV]1Y  
v,;?+Ck  
DI_mF#5q  
t(Uoi~#[  
3. 结果：双凸球面透镜 qb Q> z+c  
)-(NL!?`  
e\<I:7%Rg  
 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。 =u(fP" |{  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _bX)fnUu  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Q*I/mUP&f  
xk/(|f{L  
om1 /9  
]arP6iN+  
,O}zgf*H;  
4. 参数：优化球面透镜 +~-|( y  
b}fH$.V@  
;>~iCFk]?  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 L|<Mtw  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 <6@Db$-  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。  Dg@6o  
 透镜材料同样为N-BK7。 6R25Xfm_|  

*$QUE0  
0PN{ +<?.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 bu]bfnYi9  
`)'YU^s  
B4hR3%  
`6zoZM7?Y  
5. 结果：优化的球面透镜 mU!c;O  
<%5ny!]  
c0@v`-9  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 R$q:Ct  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 %vW@_A~  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
ek9
%Xk8
 
' {Q L`L  
s SDBl~g  
?IK[]=!  
6. 参数：非球面透镜 K&/W cuP&  
y=t -
/*K  
k@?<Aw8_X  
 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#=dz,}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 R7#B_^ $  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 p|zW
2L  
Qi9SN00F.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 hQ9VcS6=gD  
8O]$)E  
r;-\z(
h  
}q^CR(h (R  
IMj{n.y4  
7. 结果：非球面透镜 hT<v8  
i9d.Ls  
=dPrG=A  
 生成期望的高帽光束形状。 &a V`u?'e  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 &W1cc#(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Ta_#Rg*!  
5( 3tPbm{  
a$ Z06j  
p?5zwdX+`  
u BvN*L
Q  
8. 总结 T5ol2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 YtFtU;{  
`On%1%k8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 sq_ f[!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Hd :2  
{a(TT)d  
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。 y:mXv<g  
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