[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) hlUF9
}  
应用示例简述 (j-(fS
 
1. 系统细节 K/%aoTO}  
 光源 H<NYm#a"  
— 高斯激光束 %< W1y  
 组件 .Zwn{SMtu  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 zZf#E@=$|  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 J|'T2g  
 探测器 &rNXn?>b  
— 视觉感知的仿真 U3za}3  
— 高帽，转换效率，信噪比 ^ 1J;SO|  
 建模/设计 W B!$qie\  
— 场追迹： .qVdo+M%F  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 gH_r'j  
@x
=CMF15  
2. 系统说明 R#T6Ii  
M.IV{gj  
QY^ y(I49  
XkK16aLE  
3. 建模&设计结果 J@Orrz2q#  
[{zekF~)@  
不同真实傅里叶透镜的结果： <v2R6cj5  
{;-$;\D  
2XXEg>CU  
>K &b,o,[  
4. 总结 /S;?M\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {K|{a  
$K,aLcu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :JN3@NsK  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HFDg@@
 
*
}v'y{;  
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。 6C3y+@9  
F_21`Hj  
应用示例详细内容 6Edqg
 
19=Dd#Nf  
系统参数 ~z'0~3  
H~$|y9>qI  
1. 该应用实例的内容 =k8
A7P  
P,%|(qB
  
PAc~p8S  
d@l;dos),  
8ziYav  
2. 仿真任务 %idnm  
1U9iNki  
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。 P`oR-D  
P;y/`_jo  
3. 参数：准直输入光源 s e1ipn_A  
au7BqV!uL  
%!=YNm  
Q3KBG8  
4. 参数：SLM透射函数 DBv5Og  
"*T)L<G  
EP8LJzd"  
5. 由理想系统到实际系统 1rKR=To  
L{Th>]X  
y~dW=zO  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Vnl~AQfk|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 JBYQ7SsAS0  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 S2NsqHJr  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Kr#=u~~M  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 "E8!{  
P*LcWrK  
'0=U+Egp  
l-Xx
v  
NMDNls&)k  
应用示例详细内容 q{@Wn]!k  
'|cuVxcE55  
仿真&结果 af_zZf!0  
F+6ZD5/  
1. VirtualLab中SLM的仿真 E`
s_Dr}K  
6RF01z|~_  
 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)。 L"Gi
~:z  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 V|D;7  
 为优化计算加入一个旋转平面 yjpjJ  
f"tO*/|`  
Q,4F=b  
4a 5n*6G!  
2. 参数：双凸球面透镜 Kzm_AHA)  
;e{2?}#8&  
a} /Vu"  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 *p-Fn$7\n  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [X I5Bu ~  
 参数是对应波长532nm。 :.~a[\C@V<  
 透镜材料N-BK7。 !Q#b4f  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3xe8DD  
b^xf,`D  
wiVQMgi`  
V.4j?\#%  
I*ej_cFQ^  
A/
QVotcU  
3. 结果：双凸球面透镜 T'V(%\w  
4/jY;YN,2  
oY]VP+b!  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 k`t'P6 bU  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 j@ "`!uPz  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 . 9 NS  
9,Mp/.T"\  
*HC8kD a%$  
{7wvC)WW  
T/K.'92S  
4. 参数：优化球面透镜 X=hgLK^3<,  
2eK\$_b_  
"VeUOdNA>  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 <_>6a7ra  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 W(8g3  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 h<M7[p=  
 透镜材料同样为N-BK7。 Lr^xp,_n  
t2:c@)  
W wE)XE  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 A)#sh) }Q  
GKSy|z  
+wSm6*j7=  
VB#31T#q?  
5. 结果：优化的球面透镜 vP4Ij  
cg.e(@(  
oL@ou{iQ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 %(Ys-GeGr  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 F:g{rm[
  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 s`J=:>9*  
&>jkfG  
'k67$H  
P~<93  
6. 参数：非球面透镜 CJOl|"UyJ  
{XXNl)%  
##@#:B  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 (0Qq rNs  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 J){\h-4  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。  ]mj+*l5  
=QfKDA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 de6dLT>m  
Qzhnob#C9  
qtN29[x  
rsv!mY,Em  
\i+h P1mz  
7. 结果：非球面透镜 )R@gnTe  
Zsogx}i-  
B|=maz:_  
 生成期望的高帽光束形状。 5r<(
Z0  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 eW)I}z+{  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 S7/v,E  
UK>=y_FYO  
P` F'Nf2U  
)T5h\ZO`;  
m#$za7  
8. 总结 d-sh
6q5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 mv?H]i`N  
kV3j}C"  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 mJ>99:W+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 E`n`#=xKR  
!O6Is'%B  
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。 Vk_&W.~  
"3|"rc&F#