[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) JG=z~STz  
应用示例简述 wZKEUJpQ  
1. 系统细节 Q a3+9  
 光源 @Jr@ fF}  
— 高斯激光束 qp
55U*  
 组件 poVtg}n  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 v?
`DP  
— 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 *&~wl(+O=  
 探测器 oE'Flc.  
— 视觉感知的仿真 Qk`LBv
g1  
— 高帽，转换效率，信噪比 Gw?$.@L'I6  
 建模/设计 KN"<f:u  
— 场追迹： u]s}@(+.  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 n_Bi HMIU'  
c^`(5}39v  
2. 系统说明 Yo[Pu< zR  
m$B)_WW  
_/cL"Wf  
Q'Vejz/  
3. 建模&设计结果 +<w\K*  
{qL}:ha?  
不同真实傅里叶透镜的结果： dmk_xBy s|  
($[)Tcq*~  
-9^A,vX  
Ygfv?  
4. 总结 @&GfCg5Cb  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pX]"^f1?O  
\#q|.d$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。 p _q]Rt  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (bON[6OGm  
~<q^4w.=7C  
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。 hO0g3^  
X!!3>`|  
应用示例详细内容 IhPX/P  
)m.U"giG++  
系统参数 N_| '`]D  
zE1=*zO`  
1. 该应用实例的内容 gkL{]*9&%  
##|]el%Y  
.Fm@OQr  
=w2_1F"  
&20}64eW%  
2. 仿真任务 jRNDi_u?Wb  
&@/25Y2  
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。 ysFp`  
p5JRG2zt  
3. 参数：准直输入光源 E% d3}@  
w[Q)b()  
8N9X1Mb|  
d.t$VRO  
4. 参数：SLM透射函数 j/uu&\e  
o2W^!#]=
 
22FHD4  
5. 由理想系统到实际系统 G'f
5MP1  
;cp,d~mrf  
D%!GY1wdn  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 %#iu  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 h#(J6ht  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :FX|9h  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 }-H)jN^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 -8m3L  

?yy,3:  
#MAXH7[  
?OF9{$m3?  

,WQg.neOA  
应用示例详细内容 ^b^}6L'Z  
j-TRa,4bN  
仿真&结果 h"t\x}8qq  
+wxDK A_  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Am"e%|:  
-)Of\4kx  
 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)。 @~8*  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 5`p>BJ+n  
 为优化计算加入一个旋转平面 lL"ANlX-P  
]oxi~TwY^  
2VaKt4+`  
zLybf:#  
2. 参数：双凸球面透镜 J+r:7NvZ  
(0u(<q
A\  
*=zv:!  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 lGpci  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Cxra(!&  
 参数是对应波长532nm。 |(3"_  
 透镜材料N-BK7。 5[Uv%A?H#_  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3 @%XR8ss  
ug^esB  
~Aw.=Yi=  
HMmB90P`  
6|Xe ],u  
]-cSTtO  
3. 结果：双凸球面透镜 DhD^w;f]  
hO; XJyv  
-mw`f)?Ev  
 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。 R
'Uf#.  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 aKz:hG  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 I`;SA~5  
y~^-I5!_ u  
>)+N$EN  
p} {H%L  
b)@rp  
4. 参数：优化球面透镜 bXk(wXX  
.zv BV_I  
AK(x;4  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 pv]" 2'aQ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 2]=`^r
C*  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 (nAL;:$x2  
 透镜材料同样为N-BK7。 EO%"[k  
nXw98;  
8]Q#P  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i!EAs`$o`  
&yG5w4<  
]94`7@  
%Ni"*\  
5. 结果：优化的球面透镜 (dT
Q,0  
0ZJj5<U  
nx{MUN7  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 lBGYZ--  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9e
Fj+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 <iB5&  
yxAy1P;dX  
nF$HWp&gt  
J";4+wA7  
6. 参数：非球面透镜 q _Z+H4  
fZrh_^yH  
e~7FK_y#0  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 et?FX K"y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Xw3j(`w$,  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 .3&(Y  
d/!\iLF
  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yK-DzAv  
aa"3 Io  
h"nhDART<  
tAsap}(  
Jj?HOtaM  
7. 结果：非球面透镜 AEkjyh\  
"6 ~5RCZ  
W4UK?#S+  
 生成期望的高帽光束形状。 'q?Y5@s  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 S=\cF,Zs  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 <cU%yA710  
zwz_K!229  
w!'y,yb%  
@)U;hk)j;  
W^)mz,%x  
8. 总结 KWojMPs  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %uCsCl  
^`k;~4'd  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "$pbK:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ea]qX6)UZ  
6%}`!_N<Mc  
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。 .>z1BP:(  
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