[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) #M)+sK$H%f  
应用示例简述 2}n7f7[/b  
1. 系统细节 0T7
t.  
 光源 :>y;*x0w  
— 高斯激光束 lc$wjK[w[  
 组件 \c}pzBFd  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 WDi2m"  
— 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 w,az{\  
 探测器 7Fx0#cS"\  
— 视觉感知的仿真 )|=4H
>?%  
— 高帽，转换效率，信噪比 {e5DQ21.  
 建模/设计 SLW|)Q
24  
— 场追迹： bXi!_'z$  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 yv|`A2@9  
w{*PZb4  
2. 系统说明 1\a.o[g3e  
Ew JNpecX  
<L+1 &H  
y_'6bpb  
3. 建模&设计结果 2){O&8
A  
.JOZ2QWm<  
不同真实傅里叶透镜的结果： "AP$)xM-:  
[MuZ^'dR  
>xXC=z+g]  
RGL2S]UFs  
4. 总结 zI0d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4f&"1:  
BwkY;Ur/AL  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #jh5%@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #aQQd8  
JW!.+ Q  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 -xG6J.S  
Eq%f`Qg+1E  
应用示例详细内容 U:z5`z!  
e#)NYcr6  
系统参数 Bf.iRh0Q5  
snWe&-  
1. 该应用实例的内容 1F_$[iIX]  
S:XsO9
:{  
SpImd IpD  
>(-A"jf  
`{|w*)mD  
2. 仿真任务 0'HQ=pP  
ap8q`a{j^  
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。 T(qTipq0  
9a @rsyX  
3. 参数：准直输入光源 )Gm9x]SVl  
`U=Jbdc l3  
?;_*8Doq-a  
3vKTCHbk9  
4. 参数：SLM透射函数 b50mMWtG  
4BSqL!i(  
)o<^6Ic%7  
5. 由理想系统到实际系统 h5rR44  
b8_F2  
yVgC1-8i*  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 fZj,Q#}D  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。  DR{O.TX  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 y%X!l(gQ  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 O5aXa_A_u  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ] j8
bv3  

KzP{bK5/  
i!RfUod  
7FJ4;HLQ  
Q`W2\Kod]  
应用示例详细内容 ]'"Sa<->  
s[sv4hq  
仿真&结果 x+j@YWDpG"  
x1?mE)
n]  
1. VirtualLab中SLM的仿真 w|6/i/X  
hPUAm6b;  
 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#{y9s4h  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 !6 L!%Oi  
 为优化计算加入一个旋转平面 1*yxSU@uY  
ccrWk*t
r  
#-\5O  
5 ty2e`~K  
2. 参数：双凸球面透镜 F3EAjO)ch  

Y+UJV6  
B,cFvS  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 0F@~[W|2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 rD~/]y)t  
 参数是对应波长532nm。 GdcXU:J /  
 透镜材料N-BK7。 .whi0~i  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 GTM0Qvf?  
DtFHh/X  
#|ts1lD#ah  
y$\tqQ  
= V2Rq(jH  
Jz~:  
3. 结果：双凸球面透镜 uQKQC?w  
0M"n  
9e=}PL  
 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。 V:GypY)  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 \1jThJn  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Yu\$Y0 {]  
X2@Ef2EkM  
C[<}eD4bV  
Ai1"UYk\\Y  
 ce9P-}d  
4. 参数：优化球面透镜 1oej<67PdJ  
U?sHh2*  
zPa2fS8  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8Y.qP"
s  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Ik$$Tn&;  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 eO <N/?t  
 透镜材料同样为N-BK7。 lG\uJxV  
Vml 6\X  
Vo@7G@7K(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 LDc EjFK(  
K2
zln_W  
#\w N2`" W  
@
W>@6E  
5. 结果：优化的球面透镜 FC] *^B  
Dj(PH3^  
/=S@3?cQAB  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Gu*y7I8  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 22ON=NN  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 k_,7#:+  
e'.BTt58Y  
94+^K=lAX  
=O }^2OARo  
6. 参数：非球面透镜 V|MHDMD=  
Pp-N2t86#2  
Xe%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。 v:P]o9Oj8  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 n?fy@R  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 YCD|lL#  
TRGpE9i  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 wuH*a3(  
+ +}!Gfc?s  
R.rch2  
-`PziGl@<  
;#85 _/  
7. 结果：非球面透镜 d/7R}n^  
[f_^BU&  
FMVAXOO  
 生成期望的高帽光束形状。 >[;W~*  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 KEOk%'c,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,a{85HLr]  
,p d-hu  

7#R)+  
;d6Dm)/(  
BYq80Vk%@  
8. 总结 '5BD%#[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Mk}T  
efXnF*Z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 iwK.*0
7+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 dEJqgp}\p  
l r&7 qu  
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。 )dkU4]  
msmW2Zc