[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) J4#t1P@Na  
应用示例简述 B\wH`5/KW  
1. 系统细节 o"->RC  
 光源 Cb7f-Eag  
— 高斯激光束 F=U3o=-:  
 组件 8Gzc3  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 UM(tM9  
— 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 jxU1u"WU  
 探测器 O6NgI2[O  
— 视觉感知的仿真 "~0m_brf  
— 高帽，转换效率，信噪比 xAw$bJj~s  
 建模/设计 47ra`*  
— 场追迹： "G-} wt+P  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 1T a48  
7"Sw))H|  
2. 系统说明 r t@Jw]az  
m!3b.2/h  
ce{(5IC  
AC@WhL  
3. 建模&设计结果 yT%"<m6Y*\  
8Eyi`~cAiH  
不同真实傅里叶透镜的结果： U:ggZ`.  
%Sr/'7 K  
`[p*qsp_  
:'9%~q.D4  
4. 总结 "Kx2k>ym  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @.;] $N&J  
y.AVH`_u  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !'o5X]s  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Kq e,p{=  
[`nY/g:  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 o4,fwPkB  
YjN2 ,Xi  
应用示例详细内容 Dj}n!M`2I  
s+&Ts|c#  
系统参数 /. GHR  
Q?-HU,RBO  
1. 该应用实例的内容 M9'Qs m  
~N2){0j4  
qq"&Bc>  
LW<DhMV  
S*-n%D0q5  
2. 仿真任务 WJbdsPs  
64;F g/t  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 V#["Z}  
@RGVcfCG)  
3. 参数：准直输入光源 1ThONrxu  
gKy@$at&  
EN/>f=%  
):OGhW
q  
4. 参数：SLM透射函数 ngJi;9X8*t  
"~jSG7h  
_i{$5JJ+K2  
5. 由理想系统到实际系统 /nEt%YYh;x  
NBHS   
Rj 2N+59rg  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 hT4u;3xE  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 |M]#D0v  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ^Yz.,!B[  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 D-\WS^#  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 XDs )  
l^aG"")TH.  
r2A%.bL#  
dzJ\+ @4  
vFz%#zk>  
应用示例详细内容 zK`fX  
Gh}k9-L  
仿真&结果 0!X;C!v;  
7KIOI,qb6  
1. VirtualLab中SLM的仿真 WM$)T6M  
^% y<7>%  
 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)。 )D\cm7WX^[  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ^2Sa_.  
 为优化计算加入一个旋转平面 ;AyE(|U+  
.2?txOKh  
BzBij^h  
6v~` jS%3  
2. 参数：双凸球面透镜 8m,PsUp7  
62lG,y_L  
0sq?;~U  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 LDlj4>%pW^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Z* eb  
 参数是对应波长532nm。 C"l_78  
 透镜材料N-BK7。 k8fvg4  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )9'eckt  
6&/H XqP  
BDoL)}bRE  
Z#7T!/28  
W+k`^A|@  
ZqKUz5M4  
3. 结果：双凸球面透镜 'Gwa[ |6i  
)zw}+z3st  
rN6@=uB  
 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。 mNkS!(L6  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 mXZOkx{  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 JqWMO!1  
&4M0
S+.  
'Okitq+O  
n{vp&  
v%RcwVt|  
4. 参数：优化球面透镜 W\09hZ
6  
I)$`@.  
*o]Q<
S>lH  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9L3#aE]C  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 gQy{OU  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 mq~rD)T  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;)Rvk&J5  
_r!''@B  
zrfE'C8O  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v4]7"7GuW  
Ao%E]M  
:x e/7
-  
Bi?.w5  
5. 结果：优化的球面透镜 l!Q |]-.@  
m~s.al(G91  
d;(&_;  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }W&hPC  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 yjCY2T E  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $<^4G  
pQ0yZpN%;  
3md yY\+&  
[\N,ow,n  
6. 参数：非球面透镜 1_vaSEov  
9vc3&r  
uS :3Yo  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 SF*!Z2K  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <p<jXwl  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 h>B>t/k?  
x:8xGG9  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <d$kGCz  
| >xUgpQi  
;6aTt2BQ  
9:0JWW^so  
<qH>[
\  
7. 结果：非球面透镜 Qxj &IX  
EgIFi{q=0  
-L7Q,"a$  
 生成期望的高帽光束形状。 fd >t9.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 @DK,ka(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 w
?kdM1T  
:w_J/k5Zd  
=!3G,qV  
U+sAEN_e k  
GRz`fO  
8. 总结 N>;"r]Rl"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Qg  
~X;r}l=k<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >*%ySlZbs  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 MNip;S_j  
(1\!6  
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。 qA:CV(Z  
Cec!{]DL&