[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) \2\{c1df  
应用示例简述 n>Ff tVZNJ  
1. 系统细节 (\AN0_  
 光源 P%3pM*.  
— 高斯激光束 G|wtl(}3  
 组件 0fsVbC  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4zoQe>v~  
— 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 EW `hL~{  
 探测器 ~t6q-P  
— 视觉感知的仿真 5n@YNaoIb  
— 高帽，转换效率，信噪比 2Rk}ovtD[  
 建模/设计 <tr]bCu}  
— 场追迹： 7r:h_r-  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 YF5}~M ymF  
`'YX>u/  
2. 系统说明 "aJHCi~l  
/DQYlNa  
S_ATsG*(  
] ,|,/~  
3. 建模&设计结果 qRt!kWW  
-k'<6op  
不同真实傅里叶透镜的结果： jq+(2  
z(|^fi(  
xcB\Y:   
Kj4/fB  
4. 总结 \@<7Vo,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 At Wv9  
lTx_E#^s  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &,nv+>D  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1!#N-^qk  
S=UuEmU5N  
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。 &.)=>2  
RTOA'|[0M  
应用示例详细内容 VBhUh~:Om  
9[0iIT$q$  
系统参数 ZEqW*piI  
/$~1e7W  
1. 该应用实例的内容 FQZ*i\G>>  
7({)o
u x  
aacy5E  
qE
)FQeN  
"5hk%T'  
2. 仿真任务 \]X.f&u  
&jqaW2  
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。 6h:QSVfx  
 E]V, @  
3. 参数：准直输入光源 u?^V4 +V  
\6b~$\~B  
aKI"<%PNn  
NRRJlY S  
4. 参数：SLM透射函数 }k^uup*{  
il0K^i  
DX_mrG  
5. 由理想系统到实际系统 x 
YS81  
"zEl2Xn28_  
'/\  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 IiYL2JS;t|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 L}Z.FqJ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |XyX%5p*  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 FYAEM!dyy  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 6= ?0&Bx&  
]
!hjKu"  
WogUILB  
#CS>_qe.{  
M8},RR@{  
应用示例详细内容 k8gH#ENNK  
O NabL.CV  
仿真&结果 qGinlE&\  
|$Yk)z3  
1. VirtualLab中SLM的仿真 5KCQvv\  
wkg4I.  
 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)。 MAa9JA8kw)  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 (Y1*Bs[l  
 为优化计算加入一个旋转平面 }\a#e^-xQ+  
g"-j/ c  
~f<']zXv  
=G-OIu+H!U  
2. 参数：双凸球面透镜 !3b& S4  
!0{SVsc)  
Iiy5;:CX:q  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 YvY|\2^K  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ^y5A\nz&  
 参数是对应波长532nm。 LU3pCM{  
 透镜材料N-BK7。 DV5hTw0  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 :V/".K-:J  
wE .H:q4&  
x ;DoQx  
g/GI'8EMj  
=*UK!y?n  
,np=m17  
3. 结果：双凸球面透镜 /|EdpHx0  
]\yIHdcDi  
d`sZ"8}j  
 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。 }7.A~h  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5U84*RY  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 NaR} 0  
\Ec<ch[)c  
J""Cgf  
!LKxZ"  
L>Y+}]~  
4. 参数：优化球面透镜 2Zu9? L ,I  
d9{lj(2P  
1_Yx]%g<  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 v
:pT(0N  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 \8CCa(H  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 6wlLE5  
 透镜材料同样为N-BK7。 f3UCELJ  
/-M:6  
XIcUoKg^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 HLyAzB~r  
(\:Rnl  
zs=3e~o3  
O-, "/Z  
5. 结果：优化的球面透镜 \M`qaFan5^  
D]~K-[V?l  
0["93n}r  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 7Ae`>5B#  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 |/,SNE  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 3lF"nv  
l b(  
w:\} B'u  
+\=g&G,  
6. 参数：非球面透镜 o2fih%p?1  
V60L\?a  
:9&c%~7B9  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 (?zg.y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 :8b'HhjM  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 G)vNMl  
)^:H{1'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5]O{tSj  
::Zo` vP  
~[CFs'`(2  
z:Am1B  
\%7*@&  
7. 结果：非球面透镜 e!VtDJDS  
[CQR  
ysnW3q!@  
 生成期望的高帽光束形状。 JBY.er`6C  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 8maWF.xq  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7uR;S:WX  
56AC%_ g>  
<rzP  
qvn.uujYS  
5RPG3ppS  
8. 总结 &nEL}GM)E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Nbl&al@"  
/+*"*Br/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 kjYM&q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  7)2K6<q  
2yA)SGri  
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。 bZxN]6_  
+M"j#H