[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) 'dwW~4|B  
应用示例简述 y?OP- 27y  
1. 系统细节 9[/0  
 光源 6\8d6x>  
— 高斯激光束 `=Ip>7T&  
 组件 (H_dZL  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [NSslVr  
— 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 [[|#}D:L  
 探测器 I/7!5
Z*  
— 视觉感知的仿真 G[KjK$.Ts?  
— 高帽，转换效率，信噪比 2u$-(JfoS  
 建模/设计 rxyv+@~Nc  
— 场追迹： z>PVv)X  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Ic(qA{SM  
Um+_S@h  
2. 系统说明 ]c>@RXY
'  
}StzhV{GS  
:{a< ~n`  
.HZd.*  
3. 建模&设计结果 IWE([<i}i[  
es7;eH*O9  
不同真实傅里叶透镜的结果： egu{}5  
aMI;;iL^  
XO]^+'U}p  
R&cTMd  
4. 总结 )M0`dy{1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 jt}Re,  
4|PWR_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。 u[)X="-e#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $5pCfW8>  
5&8E{YXr  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 %DSr@IX  
(1z"=NCp  
应用示例详细内容 eB~\~@  
SRfh{u  
系统参数 L62'Amml  
KSs1EmB  
1. 该应用实例的内容 CA#g(SiZ  
R%.`h  
D=ej%]@iw  
z)T-<zWO;  
^/#+0/Bn  
2. 仿真任务 WRZpu95v  
-`'|z+V  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 0~U0s3  
=%|`gZ  
3. 参数：准直输入光源 \kQ)fk]^  
OH@"]Nc~  
!l*A
3qA  
3uYLA4[-B  
4. 参数：SLM透射函数 SNqSp.>-U"  
~);4O8~.  
yu6~:$%H  
5. 由理想系统到实际系统 b%lB&}uw}  
I7vP*YE 7F  
Q+1ot,R  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 *z[vp2 TN  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 bkJ bnW=  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |it*w\+M  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 !EIH"`>!  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 04U|Frc  
~k34#j:J65  
uL)MbM]  
[6TI_U~  
tEL;,1  
应用示例详细内容 j#f/M3  
3.YH7rN  
仿真&结果 wwl,F=| Y  
%ZoJu  
1. VirtualLab中SLM的仿真 k1D7=&i  
-=lm`X<:  
 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)。 .!~ysy  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 SLuQv?R}9  
 为优化计算加入一个旋转平面  _ %mm  
Mzg'$]N  
;,-)Z|W  
u8 k^\Do  
2. 参数：双凸球面透镜 6teu_FS  
d*+}_EV)Y3  
Nd>zq  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =-!jm? st*  
 由于对称形状，前后焦距一致。 .g/!u(iy  
 参数是对应波长532nm。 <vl(a*4a  
 透镜材料N-BK7。 ^:?z7m  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 R}Zaz3( Hd  
:vi %7  
5tv*uz|fv  
f
#h0O3  
u0R[TA3  
KdR\a&[MA  
3. 结果：双凸球面透镜 ybJa:  
~^.,Ftkb@7  
s;h`n$  
 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。 qF3S\ C  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 "a(R>PV%  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 pjO  
>kAJS??  
?Ho$fGz  
Mxz X@GBX  
,dba:D=l  
4. 参数：优化球面透镜 TPb&";4ROf  
2;]tItd1  
]Q^8 9?  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 NHZMH!=4:n  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 w32F?78]  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 |QzJHP @  
 透镜材料同样为N-BK7。 aJm5`az)  
sUF5Yq:9  
_BG`!3U+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Q3lVx5G>4  
,S(_YS^m  
J'cE@(US  
.f!'>_  
5. 结果：优化的球面透镜 'PMzm/;8st  
w;
VUP@Wm  
fR.raI4et  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 =uwG.,lC  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ^umHuAAE  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Zo-Au  
Kc9)Lzu+  
FlS)m`  
E3Z>R=s  
6. 参数：非球面透镜 pfim*\'  
5}NO~Xd<  
yyR@kOGga  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @Ng q+uXm  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 UIQ=b;J9  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 hy"p8j7_  
GmGq69]J*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <.7W:s,f=  
a(o[ bH.|;  
/?j^Qu  
lSId<v?C>  
d\z':d.Tt  
7. 结果：非球面透镜 *7Sg8\wDn  
'9wD+'c=A  
`.6Jgfu  
 生成期望的高帽光束形状。 A&'HlI%J  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ;LT#/t)}<  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 A[d'*n[  
q33!X!br  
CQY/q@7  
8&f"")

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!as<UH"\  
8. 总结 8
<^6<c  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;Wr,VU]  
Z42v@?R.!W  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }Lwj~{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 13{"sY:PT#  
;lWy?53=@  
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。 @p2dXJeR<  
;v+CQx