[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) PbvRh~n  
应用示例简述 KuL2X@)}  
1. 系统细节 (sHqzWh  
 光源 <C`qJP-  
— 高斯激光束 AKk6kI8F  
 组件 k7z;^:  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 sKVN*8ia  
— 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 
D6=Z%h\*  
 探测器 !o1{. V9q  
— 视觉感知的仿真 o{f|==<t3#  
— 高帽，转换效率，信噪比 G1=GzAd$5  
 建模/设计 B"rnSui  
— 场追迹： ) jv]Oz  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 RB`Emp&T  
{EE/3e@  
2. 系统说明 z-$bce9*  
DN3#W w2[r  
RY3ANEu+  
uLX5khQ  
3. 建模&设计结果 #; CC"  
\x P$m|Y3  
不同真实傅里叶透镜的结果： [@fw9@_'  
xOnbYU  
C8 9c2  
{>PN}fk2QP  
4. 总结 Ir'(G
B  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `?r]OVe{y  
Dvbrpn!sk  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 G5a PjP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 KE!aa&g  
"Ah (EZAR  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ARvT  
+RWP;rk  
应用示例详细内容 o=@0Bd8  
t[*;v  
系统参数 (7/
fsfsF  
x(pq!+~K  
1. 该应用实例的内容 uTTM%-DMHT  
D1]%2:  
Z^5j.d{e$  
s3@sX_2  
S81Z\=eK  
2. 仿真任务 4gbi?UAmX  
[-C-+jC  
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。 erTb9`N4  
GO0Spf_Gh  
3. 参数：准直输入光源 |TM&:4D]^  
\9k$pC+l  
DID&fj9m  
8fA9yQ8  
4. 参数：SLM透射函数 &Uq++f6  
t9T3e  
;Yo9e~  
5. 由理想系统到实际系统 WvSh i=  
\)Jv4U\;  
%{qJkjG  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 dayp1%d  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 mw0#Dhyy1=  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 /!J1}S  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 N5 ITb0Tv  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 bL*;6TzRK  
yem*g1  
vQf'lEFk  
y\0<f `v6  
Vfew )]I  
应用示例详细内容 $jMU|{  
BkfWZ O{7  
仿真&结果 5c6CH k`:  
5"(AqXoq  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ;4.D%  
+9Z RCmV  
 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)。 4
 4%jz-m  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 <qZ"W6&&  
 为优化计算加入一个旋转平面 +LddW0h+=8  
h $)thW  
+<&\*VR  
2y; |6`
  
2. 参数：双凸球面透镜 . 2_t/2  
`L0aQ$'>z  
;-84
cpfu  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 47I5Y5  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ONQp-$  
 参数是对应波长532nm。 5MY+O\  
 透镜材料N-BK7。 9D74/3b*  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 AU1P?lk  
W}B4^l
 
mY"DYYR>  
+js3o@Ku{\  
etF?,^)h=g  
YbZ<=ZzO4  
3. 结果：双凸球面透镜 7Cf%v`B4D  
 (2vR8  
BcV;EEi  
 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。 6GzmzhX4  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 H8yc<  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Bm%.f!`  
QrDrdA  
]RHR>=;  
2,|*KN*e`W  
DJgk"'  
4. 参数：优化球面透镜 wd*i&ooQ*L  
U|odm58s  
e #l/jFJU  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 J{72%S  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 'R6D+Vk/  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =DT
n9}u  
 透镜材料同样为N-BK7。 #|*;~:fz  
u#=Yv|9  
~h-G  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 K8*QS_*  
6 .DJRY  
.FK'TG  
}]sI?&xB  
5. 结果：优化的球面透镜 #f]R:Ix>  
{(G@YG?  
8 g'9( )&  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 QQ@, v@j5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 s<0yQ-=.?N  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >j?5MIm03  
THQW8 V  
Y>!9P\Xe  
W#'c6Hq2c  
6. 参数：非球面透镜 Y5LESZWo  
{neE(0c  
*sf9(%j  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 "Gcr1$xG8!  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 D+rDgrv  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !Dkz6B*  
T,(IdVlJ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Kbx(^f12  
Wf_aEW&n  
YU76(S9 0#  
IC[SJVH;  
P>euUVMPz4  
7. 结果：非球面透镜 .}ZX~k&P  
DLyHC=%{+h  
$Z10Zf=  
 生成期望的高帽光束形状。 0]8+rWp|Nz  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 P;KbS~ SlC  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 h0n0Dc{4  
W_8FzXA  
?>q=Nf^Q.  
8!>uC&bE8  
2bX!-h  
8. 总结 mUr@w*kq|p  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 eHv~?b5l  
bXq,iX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9YHSL[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 EN.yU!N.4  
UkNC|#l)  
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。 F)e*w:D  
hl}#bZ8]