[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) S0w:R:q}L  
应用示例简述 #pnB+h&tE  
1. 系统细节 ")Qhg-l  
 光源 ;[B-!F>  
— 高斯激光束 #<DS-^W!  
 组件 {F ',e~}s  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 V/]o':  
— 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 4SJb\R)XK  
 探测器 yY_#fJj  
— 视觉感知的仿真
h9kwyhd"  
— 高帽，转换效率，信噪比
I9L7,~s  
 建模/设计 MW|R)gt  
— 场追迹： >Xi/ p$$7u  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 QxT\_Nej*n  
j:7AVnt  
2. 系统说明 3(`P x}  
+1nzyD_E  
.oqe0$I  
a5?Yh<cJ  
3. 建模&设计结果
IL{tm0$r  
m,)o&ix1  
不同真实傅里叶透镜的结果： g\1|<jb3  
uj@d {AQ  
CU@}{}Yl  
Ch_eK^ g1  
4. 总结 M{g.
x4M@W  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 m4?a'z"  
5'/ff=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \V T.bUs  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IZBY*kr  
{uurLEe?  
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。 q!{>Nlk  
XD Q<28^  
应用示例详细内容 *t
fD^nctO  
D2I|Z  
系统参数 dOVu D(  
OMAvJzK .  
1. 该应用实例的内容 Jwpc8MQ  
Hu+GN3`sx^  
~l}\K10L*  
>qZl s'  
o,RiAtdk  
2. 仿真任务 4UHviuOo8  
h@dy}Id  
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。 q6}KOO)  
}#S1!TU  
3. 参数：准直输入光源 :LCyxLI
 
PMT}fg  
$LVzhQlD  
Y h53Z"a  
4. 参数：SLM透射函数 n`V?n  
Tj+U:#!!~  
ueEf>0  
5. 由理想系统到实际系统 Lngf,Of.e  
7^syu;DT9Y  
*fz#B/_o  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Yl=-
j  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 R'8S)'l  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 yMt:
L)+  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 TfHL'u9B  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _bt9{@)  
frc9  
HPg%v|  
_l2_) ~  
Eu<f  
应用示例详细内容 2@IL  n+#  
q
Wf[X'  
仿真&结果 L4Kg%icz l  
d2TIG<6/  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Uq~b4X$  
z$Le,+  
 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)。 p{:y?0pGN  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 T8&eaAoo  
 为优化计算加入一个旋转平面 !cdY`f6x  
QN|=/c<U  
Mdh]qKw  
:dNJ2&kJ  
2. 参数：双凸球面透镜 :@a0h
  
+TX
4,"  
KuW>^mF(I  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 n_:EWm$\  
 由于对称形状，前后焦距一致。 v+}${h9  
 参数是对应波长532nm。 e=aU9v L  
 透镜材料N-BK7。 wS+!>Q_]w  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /DP0K @%  
g*`xEb='  
5W$Jxuyqj  
i+pQ 7wx  
BO7XN;  
}!?RB v'W  
3. 结果：双凸球面透镜 tCm]1ZgRW  
,p /{!BX  
,LP^v'[V7  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 _!!Fg%a5"R  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 &W c$VDC  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 KV8<'g+2?  
\WbQS#Z9  
*A4eYHn@  
8Lgm50bs  
w^("Pg`  
4. 参数：优化球面透镜 NUJ $)qNA  
aC%Q.+-t  
l5~O}`gfh  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~MXhp5PI   
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $zU
%?[J  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 0 x' d^  
 透镜材料同样为N-BK7。 tbiM>qxB  
D6|-nl  
hvQXYo>TZx  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 XogCq?_m  
pT3icy!A=  
E/*&'Osq  
&xhwOgI#,  
5. 结果：优化的球面透镜 , ,ng]&%i  
A0U
9,M  
Pr(@&:v:  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 IGT9}24  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 q mv0LU  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 p!=O>b_f  
>iRkhA=Vg  
E`V\/`5D  
%[s%H)e)  
6. 参数：非球面透镜 yN0`JI  
Ej 5_d  
-{8K/!  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 XPD1HN!,LT  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 3u4Q!U%(D  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 l'aCpzf  
P9f`<o  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4OQ,|Wm4G  
'P" i9j  
_MLf58  
A_9J~3  
% @+j@i`&  
7. 结果：非球面透镜 .-/IV^lGv  
FKu8R%9xn%  
N$IA~)  
 生成期望的高帽光束形状。 ,7c Rd}1Y  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Qubu;[0+a  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 v=0G&x=/  
h~](9es  
qt*+ D  
Bt(<Xj D  
Iz#4!E|<  
8. 总结 :?BK A0E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /e?0Iv" 8>  
+kQ=2dva  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 YzQ1c~
+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5Gy#$'kdf  
LybaE~=  
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。 %K-8DL8|(  
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