[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) 9X&Xc  
应用示例简述 pUx~  
1. 系统细节 T X.YTU  
 光源 BYuF$[3ya&  
— 高斯激光束 Xwy0dXk
o  
 组件 V8ka*VJ(B  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 j#d=V@=a  
— 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 YL
\d2  
 探测器 U<J4\|1?7'  
— 视觉感知的仿真 \xG>>A%  
— 高帽，转换效率，信噪比 OcQ>01
Q  
 建模/设计 NXsDn&&O  
— 场追迹： DdDO.@-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。
hN*,]Z{  
Xdj` $/RI  
2. 系统说明 |k$^RU<OF  
n{JBC%^g  
}}y$T(:l  
NNSHA'F,.\  
3. 建模&设计结果 j\& `  
=Tv|kJ| j  
不同真实傅里叶透镜的结果： heJI5t,  
V(Ll]g/T_;  
d2s
Y.L  
KM$Lu2
  
4. 总结 yq+'O&+   
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +-YMW;5  
:U_k*9z}=
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 N9hs<b+N_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !gA<9h  
Zg1=g_xY  
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。 <uZ r.X  
eMyh&@7(F  
应用示例详细内容 &}:'YK*X  
-;1'{v  
系统参数
$sK8l=#  
/H.w0fu&.S  
1. 该应用实例的内容 "F?p\I)(  
Z5iP1/&D  
AsJN~<0h  
"8}p>gS  
R:c$f(aKv%  
2. 仿真任务 U;QTA8|!&  
KvENH=oh  
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。 =K'X:UM  
ZDEz&{3U;  
3. 参数：准直输入光源 x"xl3dRu  
" &2Kvsz  
y%%D="  
0Oy.&C T  
4. 参数：SLM透射函数 KZoIjK]  
A|>~/OW=@  
hG~4i:p <  
5. 由理想系统到实际系统 \]R
PxM:_>  
50r3Kl0  
Xc"l
')1H  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Qj;wklq  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Fy:CG6@X  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 -P
XRd)~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 dr3j<D-Q  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 >np!f8+d"q  
}j<:hDQP  
SFhi]48&V
 
cV]c/*zA  
1;_tu  
应用示例详细内容 SSG57N-T  
B(tLV9B3Q  
仿真&结果 x\(@v  
7A:k  
1. VirtualLab中SLM的仿真 7#/->Y  
c;siMWw;  
 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)。 @bs YJ4-V  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 t~vOm   
 为优化计算加入一个旋转平面 P?|F+RoX$  
Jr|"QRC  
\j C[|LM&  
2J?ON|2M  
2. 参数：双凸球面透镜 dCq-&3?t  
{jz?LM  
FuqMT`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 z[Sq7bbYO  
 由于对称形状，前后焦距一致。 iCd$gwA>F  
 参数是对应波长532nm。 &CP0T:h  
 透镜材料N-BK7。 o[=h=&@5p  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 K4w %XVaH  
\Af25Mcf:  
rl:6N*kK  
%[3?vX  
vNdMPulr{  
N RB>X  
3. 结果：双凸球面透镜 E2.@zY|:  
Q\H1=8  
;MSdTHN"  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ^YVd^<cE  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 sA^_I6>M"  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 87&BF)]  
Mw{0A\6  
pI>yO~Ve  
{T;A50  
S"-q*!AhK  
4. 参数：优化球面透镜 op!ft/Yyb  
jVW .=FK  
Z\1*g k  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 cXcrb4IKD  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 \/qo2'V j`  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 vI84=n  
 透镜材料同样为N-BK7。 MxXf.iX&  
aC!e#(q  
i^<P@ |q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~Qg:_ @@\  
&\n<pXQ  
_aJo7  
*U<l$gajq  
5. 结果：优化的球面透镜 ,Z3 (`ftC  
ZnrsJ1f:  
%#AM }MWIa  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 MKdS_&F;~  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2YW|/o4  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 "c+j2f'f  
6 b/UFO  
v d{`*|x  
 AqqD!  
6. 参数：非球面透镜 f0^;*Y  
9`a1xnL  
E \p Qh  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 #1,"^k^  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 NA :_yA"  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 E*B6k!:  
_ ^2\/@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i(Xz3L#(  
d:<</ah  
]J '#KT{  
uGoySt&;(  
R>C^duos.  
7. 结果：非球面透镜 o[A y2"e?  
y^u9Ttf{  
$`a>y jma  
 生成期望的高帽光束形状。 $.5f-vQp  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 8*bEsc|  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 c>$PL
O^  
mJ #|~I*Z-  
w7#9t  
1H-d<G0)  
H^d2|E[D  
8. 总结 #9/^)^k  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @H83Ad  
7Rq|N$y.3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。  fOUW{s  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Au\j6mB  
IG(1h+5R(  
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。 }Sx+:N*  
%U uVD