[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) w xte
  
应用示例简述 7NWkN7:B  
1. 系统细节 (`E`xb@E,=  
 光源 Sw"h!\c`  
— 高斯激光束 .U@u |  
 组件 u kZK*Y9P  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |4 \2,M
#  
— 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 AkW>*x  
 探测器 4ytdcb   
— 视觉感知的仿真 `{h)-Y``  
— 高帽，转换效率，信噪比 B0)|sH  
 建模/设计 {47l1wV]  
— 场追迹： hDSf>X_*_G  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 L[D+=  
P7,g^:$  
2. 系统说明 "M-';;  
Dt(D5A  
o3|4PAA/  
0asP,)i  
3. 建模&设计结果 SpU|Q1Q/h  
t$Ff$(  
不同真实傅里叶透镜的结果： ru9@|FgAE  
;n*|AL7(  
(7b9irL&cn  
YZ8[h`z  
4. 总结 <bo)p6S&  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +y'2 h%>h[  
/@1YlxKF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 un~`|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Dqc GzTz  
5fiWo^s}  
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。 %dW;P[0  
uF}dEDB|;  
应用示例详细内容 I}|a7,8   
b/R7Mk1  
系统参数 Il*!iX|23<  
0k16f3uI   
1. 该应用实例的内容 lkJxb~S  
Nr$78] o9  
<7rj,O1=  

TB.>?*<n]  
P/1YN  
2. 仿真任务 d|Wqx7t]P  
L8h!%56s  
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。 @M-w8!.~  
K/N{F\  
3. 参数：准直输入光源 c;X,-Q9  
Lhux~,EH  
j|Vl\Z&o)  
L YB@L06a  
4. 参数：SLM透射函数 oNPvksdC;  
5m0lk|`  
'5$@I{z  
5. 由理想系统到实际系统 Q"{Dijc%  
O<L=N-  
`4xQ#K.-  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 PpG;5  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Zv9JkY=+@  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 P
%l?C?L  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 #CI0G  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Ym\<@[3+!  
g3[-[G
^5  
[[<TW}  
25vjn 1$sW  
rYdNn0mhk  
应用示例详细内容 fUWrR1  
H{5,  -x  
仿真&结果 WLj]EsA.  
X=m^+%iD  
1. VirtualLab中SLM的仿真 sPW:[  
:P2!& W  
 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)。 :ZB.I(v  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 %regt{  
 为优化计算加入一个旋转平面 %RtL4"M2j  
."BXA8c;A  
)b]wpEFl  
+<p&Va#  
2. 参数：双凸球面透镜 0<@['W}G  

qQDe'f~  
t(roj@!x_o  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 )=K8mt0qob  
 由于对称形状，前后焦距一致。 1DAU*^-  
 参数是对应波长532nm。 ETU-6qFtO  
 透镜材料N-BK7。 A. tGr(r  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 c\rP -"C  
?K2E
K'-q  
,ps?
@lD  
lv!
j  
r`Fs"n#^-4  
EHf,VIC8  
3. 结果：双凸球面透镜 l%mp49<  
sj/k';#
g  
)ADI[+KW  
 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。 $X Uck[  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ju[y-am$/  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 x!s=Nola  
u5rvrn ]  
%`5K8eB  
af@a /  
H"w;~;h  
4. 参数：优化球面透镜 -:=m-3*Tg  
fP4P'eI  
hVB(*WA^D  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 sDg1nKw(  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 EMr|#}]#s  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 q+8de_"]  
 透镜材料同样为N-BK7。 7
\g#'#K  
G/3T0d+-  
Yh!k uS#<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [6g$;SicT  
T'l
ycc4~a  
Z~94<*LEp  
+\ "NPK@3  
5. 结果：优化的球面透镜 t D 8l0  
_\k?uUo&,^  
 H6nH  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &gT@oS{  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ^.@%n1I"5y  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 V+lS\E.  
#=)>,6Zw  
`IBNBJy
 
(m Yi  
6. 参数：非球面透镜 alzdYiGf  
7uw-1F5x7  
fsEQ4xN'  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 J{a9pr6  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 kFkI[WKyZ  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 32aI0CT  
l-c:'n  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 eF7I5k4  
d:A'|;']  
t~ I;IB  
|"Zf0G  
*v8daF  
7. 结果：非球面透镜  <{ v %2  
I~~":~&  
WB'1
_a  
 生成期望的高帽光束形状。 JURu>-i  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 +{;wOQ.  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,2FI?}+R  
'/loJz 1  
Z 369<
 
Au)~"N~p?  
&k
_LK  
8. 总结 znWB.H  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 s}UJv\*  
F_w+8)DZ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )+,h}XqlX  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 wmR~e  
P =Q+VIP&  
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。 DS@Yto  
=5^1Bl