[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) A?
Nn>xF9X  
应用示例简述 i6F:C &.  
1. 系统细节 6<s(e_5f  
 光源 aXIB) $1  
— 高斯激光束 GL5^_`n  
 组件 |rxKCzjm  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 YO(:32S  
— 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 'l' X^LMD  
 探测器 +#*&XX5A#?  
— 视觉感知的仿真 9eGCBVW:*  
— 高帽，转换效率，信噪比 h7EUIlh"  
 建模/设计 Bn1L?>G  
— 场追迹： b~/Wnp5  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 E5*-;
>2c  

nOoKGT  
2. 系统说明 ApG'jN  
$v:gBlj%"  
Mr=}B6`  
rkfQr9Vc  
3. 建模&设计结果 emv;m/&8  
C|4
U78f{  
不同真实傅里叶透镜的结果： P?q G  
hGed/Yr  
 Iys6R?~  
M)"]$TM  
4. 总结 6%ZHP?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5;FP.{+  
Y
_[g_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @[d#mz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;23=p=/h  
X2\E9hJg  
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。 <`c25ih.4  
YKP=0 j3,  
应用示例详细内容 S9G8aea/  
rDIhpT)a  
系统参数 :%/\1$3P  
_kn]#^ucCe  
1. 该应用实例的内容 R=\v
3m  
n> MD\ZS  
6sYV7w,'@  
hz<|W5  
Lzh9DYU6  
2. 仿真任务 @+?+6sS  
gI)w^7Gi  
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。 $Hp.{jw  
kU#:I9PO  
3. 参数：准直输入光源 cy1\u2x_`  
L"[IOV9S  
Y*Y&)k6t  
tCWJSi`IJ  
4. 参数：SLM透射函数 RRx`}E9,  
`]K,'i{R  
RI(=HzB  
5. 由理想系统到实际系统 YO)')&  
xJvLuzUD  
X,>(Y8  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 qPsyqn?Y|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 X!T|07#c  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |.j^
G2x  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。  ;e&
!  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 M$,Jg5Dc  
(JevHdI*V  
dKU5;  
>4Iv[ D1  
iH[E= 6*  
应用示例详细内容 d2ohW|  
dO+kPC  
仿真&结果 NtHbwU,  
(.PmDBW  
1. VirtualLab中SLM的仿真 (F_w>w.h  
rwoF}}  
 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)。 r k@UsHy  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 'yE*|Sx  
 为优化计算加入一个旋转平面 /M 0 p_4  
BApa^j\?  
N].4"0Jv-D  
e d_m +NM  
2. 参数：双凸球面透镜 /a%*u6z@  
*0O<bm  
_~ v-:w  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 otU@X 3<_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 NvcHv7,  
 参数是对应波长532nm。 ?;Un#6b  
 透镜材料N-BK7。 ^,Xa IP+[  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ?F1wh2oq  
-=}b;Kf-  
1c'79YU  
B-$+UE>%  
i9KTX%s5^  
$;y1Qiel  
3. 结果：双凸球面透镜 5|CzX X#U  
INOH{`}Ew  
B0v|{C   
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Eevw*;$x  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ^ZR8s^X  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 D
0  
#aa1<-&H  
MZ)T0|S_  
O5O.><RP  
pOKeEW<q  
4. 参数：优化球面透镜 \Y9I~8\gB  
{f-XyF1`  
wajZqC2yg  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~*,Wj?~+7  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 PzLJ/QER  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4HW;  
 透镜材料同样为N-BK7。 qT$)Rb&  
uNy!<u  
Jns/v6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |<1M&\oaQ'  
e^=NL>V6p  
X CzXS.  
bGu([VB  
5. 结果：优化的球面透镜 !f`5B( @  
w?_`/oqd|  
};^}2Xo+  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 W]zw
ghxH  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 )L >Q;'  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 vnL?O8`c  
D!S8oKW  
/w0w*nH  
[T-*/}4$  
6. 参数：非球面透镜 gn^!"MN+g  
-8/JP  
k&!6fZ)  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 \ZsP]};*  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ZB$NVY  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 oJh"@6u6K  
%P;[fJ `G  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :kt/$S^-  
t|_{;!^  
mVt3W
Za  
?;_O 9  
K_Re}\D  
7. 结果：非球面透镜 :mP9^Do2;  
}qL~KA{&  
}1Z6e[K?  
 生成期望的高帽光束形状。 PV(4$I}  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 k/@Tr
:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 h"r!q[MNo  
n>S2}y
 
a
Dh|48}X  
Y0}4WWV  
`6}Yqh))  
8. 总结 D?mDG|Z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 onib x^Fcd  

[83>T ,  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 - zQ<ZE  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ##GY<\",;  
ki#bPgT  
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。 (2tH"I  
h\FwgkJP