[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) >Tx;<G  
应用示例简述 X*q C:]e  
1. 系统细节 4!qDG+m  
 光源 dG$0d_Pq  
— 高斯激光束 }d]8fHG  
 组件 /)|y+<E]}  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 8;NO>L/J]i  
— 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 3dphS ^X  
 探测器 $O-, :<HY  
— 视觉感知的仿真 c[7qnSH  
— 高帽，转换效率，信噪比 "c*|vE  
 建模/设计 YTh4&wm  
— 场追迹： dfcG'+RU}  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :wAB"TCt0  
AUV$ S2  
2. 系统说明 Nf'9]I  
rXX|?9'  
=h;!#ZC  
&3J#"9_S  
3. 建模&设计结果 LeCU"~  
k 'b|#c9c  
不同真实傅里叶透镜的结果： \&90$>h  
M8}M*\2  
^IYN"yX_  
uSjMqfK  
4. 总结 ?Sxnq#r#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {jI/9  
ISmnZ@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |L&V-f&K  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 MzG.Qh'z  
iH=@``Z  
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。 Oa .%n9ec  
/K<Nlxcm  
应用示例详细内容 w>s  
rl=_ "sd=  
系统参数 XN;eehB?aE  
4+gA/<  
1. 该应用实例的内容  &i!]  
c`QsKwa  
gjV&X N  
KK?~i[aL  
$u 
sU  
2. 仿真任务 *1n:  
! N p  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 =3p h:t  
kuaov3Ui  
3. 参数：准直输入光源 AtOB'=ph*  
2<|5zF  
`39U I7  
_HQa3wj  
4. 参数：SLM透射函数 ]Y?$[+Y  
(I5ra_FVs  
@\R)k(F  
5. 由理想系统到实际系统 4E)[<%  
Q~kwUZ  
`ijX9c  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ($TxVFNT  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 :xV&%Qa1  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 /[
L:ol6;!  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 tWFJ
x}H  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 P+SCX#{y  
o6R(BMwGa  
?H`LrL/k  
OjI*HC  
Nvi14,q/  
应用示例详细内容 c#DTL/8"DO  
ORoraEK  
仿真&结果 {~"=6iyj  
a lR}|ez  
1. VirtualLab中SLM的仿真 S;g~xo  
V4H+m,R  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 9maw+c!~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 )+G(4eIT  
 为优化计算加入一个旋转平面 AN;?`AM;  
h4#5j'
RO  
@'<|B. f  
Ou%>Dd5|?  
2. 参数：双凸球面透镜 zSO[f  
-1R~3j1_  
jc<3\
7  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 vC7sJIch2<  
 由于对称形状，前后焦距一致。 SYL$?kl  
 参数是对应波长532nm。 -h_v(s2  
 透镜材料N-BK7。 ec=C7M |  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 BzZy s  
l;2bBx7vW  
<O WPG,  
X%dOkHarB  
!m;VWGl*  
x>@UqUJV  
3. 结果：双凸球面透镜 j405G4BVW  
TaC)N  
:\[F=  
 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。 y^ :x2P  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 `y\:3bQ4  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 u{ng\d*KE}  
it,%T)2H  
8C2t0u;Y .  
ax<0grK  
Dt?Fs  
4. 参数：优化球面透镜 01Aa.i^d(  
^c5(MR7LD  
Nl+2m4  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8
+gn Wy  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 4q[r KNl  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 sxqXR6p{  
 透镜材料同样为N-BK7。 s)V
^_@Z9  
Cw_<t  
Oe273Y^e  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 NF.SGga  
q8
oEb  
li{_biey}  
!cpBX>{w  
5. 结果：优化的球面透镜 WC4Il C  
k@2gw]y"  
82<L07fB  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 FD*y[A ?  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 pv T!6+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 wFvilF V  
mVkn~LD:0  
k\lj<v<vD  
__9673y  
6. 参数：非球面透镜 Wp'\NFe8  
~ce.&C7cR  
6/z}-;,W'  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 TnG"_VK9R  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ?YS`?Rr  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 BZj[C=#x  
]-6 G'i?  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 'G^=>=w|Nv  
iTX.?*  
\yy!?UlaI  
)#Id2b~  
P.wINo  
7. 结果：非球面透镜 T/3UF  
2::T,Z  
#RSxo 4  
 生成期望的高帽光束形状。 l]ZUKy  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 OYKV*  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 HGKm?'['  
-or9!:8  
wOsr#t7  
RI`A<*>w  
X#o:-FKf  
8. 总结 oqE -q\!H  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 K'tz_:d|  
QdRMp n}q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Re2kD/S3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @bPJ}C  
KyDBCCOv  
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。 H5 -I}z  
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