[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) cSDCNc*%  
应用示例简述 p}X87Zq  
1. 系统细节 ) hB*Hjh  
 光源 "g[UX{L  
— 高斯激光束 ~Nh7C b_  
 组件 YL0RQa  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 .;6bMP[YA  
— 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 OPjh"Hv  
 探测器 FM];+d0  
— 视觉感知的仿真 /V
c!N)  
— 高帽，转换效率，信噪比 ? GW3E  
 建模/设计 mJT m/C  
— 场追迹： CB)#; |aDB  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Jq)k?WS  
Y [S^&pF  
2. 系统说明 &ayoT
E^0,  
z"`?<A&u  
+[+Jd)Z  
;_*F [ }w  
3. 建模&设计结果 0T;WN$W|
 
H\vO0 <X  
不同真实傅里叶透镜的结果： XwMC/]lK<  
eyV904<F  
^;bkU|(`6  
24fWj?A|^  
4. 总结 RR|Eqm3)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Wd#6Y}:  
A:Z:&(NtE:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 eKOTxv{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]=Q'1%  
+0DIN4Y(4  
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。 <Jz>e}*)  
f[D#QC  
应用示例详细内容 xm5D$m3#  
0M p>X  
系统参数 1;V5b+b  
107SXYdhI  
1. 该应用实例的内容 wDk[)9#A  
RZjR d   
^y,ip=<5\3  
8:bNFgJD  
&V L<Rx  
2. 仿真任务 hV)I C9  
';%g^!lM a  
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。 TXM.,5Dx\  
s
h1fz 6g  
3. 参数：准直输入光源 V<7Gd8rDMM  
b;{C1aa>}  
Df9}YI;?  
$.kYAsZts  
4. 参数：SLM透射函数 bvG Vfr "  
2StpcAlU}  

Hw Is7  
5. 由理想系统到实际系统 ~A)$="  
\?ZdUY  
6dh PqL  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 5V0=-K  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 '"EOLr\Z,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <~3 aaO  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 }|d:(*  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ?#'
qY6 ^  
<|4j<U  
C+Z"0\{o  
fiZ8s
=J  
,Xw/ t>  
应用示例详细内容 19EU[eb  
_rM%N+$&d_  
仿真&结果 6!$S1z#wM  
'coqm8V[%  
1. VirtualLab中SLM的仿真 U6Qeode  
|Yx8Ez  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 I6\3wU~).  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ]kPco4  
 为优化计算加入一个旋转平面 3O.-'U1K  
1L0ku@%t9Y  
?OSd8E+itM  
\yqiv"'  
2. 参数：双凸球面透镜 #SdaTMLFf  
IO+z:D{  
p4[W@JV  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 m
s$o,[  
 由于对称形状，前后焦距一致。 h\5 7t@A  
 参数是对应波长532nm。 ;# {x_>M  
 透镜材料N-BK7。 kBTuM"  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )D^P~2  
{*2A
%}S  
ns3k{l#  
;ry{cq  
.cb mCFXL  
,iyIF~1~#>  
3. 结果：双凸球面透镜 \bg^E>-  
m} V,+E  
B}Qo8i7 z  
 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。 FR <wp  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 #wo_  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ] !H<vR$8  
97g\nq<  
5Ql6?UHD  
]mc,FlhU@  
P$Dr6;  
4. 参数：优化球面透镜 oH;Y}h  
VKlD"UTk  
T:-Uy&pBEN  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 VS`S@+p  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 bIH2cJ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 zh6so.  
 透镜材料同样为N-BK7。 #: F)A_Y  
`XD$1>  
2|cIu 'U  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "[%NXan  
Ua:EI!`  
#<JrSl62(K  
!>+ 0/  
5. 结果：优化的球面透镜 WlY%f}ln  
YP6+o#==  
*D'VW{  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 FUH1Z+9  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 bUBuJ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 e#AB0-f  
H1w;Wb1se  
%!q(zql  
V}(%2W5X+  
6. 参数：非球面透镜 V=c&QPP  
^8 z*f&g  
(/)JnBy0  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 &8(2U-  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 j_{gk"2:d`  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 |h'ugx1iY  
UKzmR
a,s  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4, :D4WYWD  
@<YZa$`  
oU2RxK->u  
Ro1l:P)C`  
QCjmg5bf'7  
7. 结果：非球面透镜 DQ~@=%?ni  
A_g'9  
c>
^_4QQ  
 生成期望的高帽光束形状。 WcdU fv(>  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 rF5<x3  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 |k^X!C0  
9KP+  
)JjfPb64  
g` Wr3  
S-1}3T%  
8. 总结 :ortyCB:H  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 M_PL{  
ubgq8@;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 aH:eu<s  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /qz(ra  
2n@"|\uHD  
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。 E1>3[3  
ZpwB"%e$