[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) cD}Sf>  
应用示例简述 r`'y?Bra;  
1. 系统细节   WY  
 光源 aEVsU|  
— 高斯激光束 ,T{<vRj7_  
 组件 wVl+]zB  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 b0<o  
— 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 6cS>bl  
 探测器 r4}*l7Q  
— 视觉感知的仿真 9i$NhfOe  
— 高帽，转换效率，信噪比 T/r#H__`  
 建模/设计 w!^~<{Kz  
— 场追迹： MmTC=/j  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 H U+ I  
BHFY%6J!  
2. 系统说明 i{c@S:&@^  
_`-1aA&n~  
cQj-+Tmu  
e( X|3h|  
3. 建模&设计结果 X"MU3]  
Vy<HA*  
不同真实傅里叶透镜的结果： V7Yaks  
&}6KPA;  

z;\dL  
W;6vpPhg#!  
4. 总结 ?DV5y|}pj  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Mz]:}qmFA  
:nY
2O  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Kn;D?ioY  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [V8fu qE>  
e$)300 o  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 {No L  
266oTER]v:  
应用示例详细内容 SGc8^%-`  
RJeDE
YXeg  
系统参数 AV8T  
~X(UcZ2  
1. 该应用实例的内容 B@YyQ'  
Fm_y&7._  
UaG1c%7?X  
P(k(m<0  
F^$led1/F  
2. 仿真任务 fl\aqtF  
V%0I%\0Y  
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。 G_H?f\/  
Sw&!y$ed  
3. 参数：准直输入光源 ,Tagj`@bHc  
<+j)P4O4  
{:nQl}  
-Ng'<7  
4. 参数：SLM透射函数 hg@}@Wq\)  
,B}I?vN.  
[P4$Khu$  
5. 由理想系统到实际系统 NSAF4e  
)jrT6x^IB  
{Rq1HH  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Uggw-sRU  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Scm36sT{  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 %6%<?jZ  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 T^<>Xiam  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 rX7QbAB  
Q:C$&-$  
S{Hx]\  
)}%O>%  
U).*q?.z  
应用示例详细内容 ?rX]x8iP  
nwt C:*}  
仿真&结果 RPnRVJ&"Z  
d'6|:z9c  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ma$Prd  
nz1'?_5  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 yqXH:757~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 sd#|3  
 为优化计算加入一个旋转平面 PYRd]%X  
p}b/XnV$~  
Z BUArIC  
$/1c= Y@  
2. 参数：双凸球面透镜 *1Z5+uVT[  
dBV7Te4L  
qH,l#I\CG  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 u}bf-;R  
 由于对称形状，前后焦距一致。 >gKh  
 参数是对应波长532nm。 # {fTgq  
 透镜材料N-BK7。 }{9&:!uA  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 [[~w0G~1  
Hy"x  
2O"P
2(1}v  
Do%-B1{ri  
IL/Yc1  
7`IpBm<  
3. 结果：双凸球面透镜 /"H`.LD.?  
/y7M lU9  
if;71ZE  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 PfS:AIy  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 vzel#  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 CBQhIvq.d  
U'UQ|%5f  
I2$T"K:eo  
Sw`RBN[ yo  
[+*$\  
4. 参数：优化球面透镜 . #Z+Z  
aq+Y7IR_  
AB Xl  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 !|q<E0@w\  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Mr--4D0Hk  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ;g_> ;tR/  
 透镜材料同样为N-BK7。 GSoZx0  
l:6,QaT1  
0qjXQs
}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V~ ~=Qp+.  
`I$<S(h7  
;?}l  
g>d;|sK  
5. 结果：优化的球面透镜 2-zT$`
[]J  

/<CSVJ_r  
]W0EVf=,k  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 0c.s -  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 xCzebG["  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 6ZgU"!|r  
{u!)y?}I-  
1Kvx1p   
8;y&Pb~)  
6. 参数：非球面透镜 &|%6|
u9  
RO0>I8c1c  
mDGn:oRj  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ~A<H9Bw  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 V>64/  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !/ y!QXj  
sG~<M"znV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6*l^1;U  
T&T/C@z'R  
lT\a2.E  
/sR%]q |L  
G5dO 3lwq  
7. 结果：非球面透镜 Hv]7e|  
d0hhMx6$  
S1_6C:^k  
 生成期望的高帽光束形状。 +6smsL~<#v  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 '^%~JyU  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 w|mb4AyL{?  
a</D_66  
]maYUKqv}'  
M,j(=hRJ/E  
=5D nR  
8. 总结 =S[yE]v^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !$A37j6  
{Z;jhR,  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #jpoHvth  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @ZN^1?][  
#tt?!\8C  
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。 6m.k;'  
V~GWl1#7