[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) />wM#)o2  
应用示例简述 ,r
$k79TI  
1. 系统细节 ll]MBq  
 光源 4CUoXs'  
— 高斯激光束 yH\3*#+  
 组件 +[LG>  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 &E{CQ#k  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 uL\b*rI  
 探测器 n*'i{P]  
— 视觉感知的仿真 &m=GkK  
— 高帽，转换效率，信噪比 y.xt7 F1  
 建模/设计 =rw60B  
— 场追迹： Qs38VlR_m  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 h8nJt>h  
JbV\eE#KrC  
2. 系统说明 K-_XdJ\  
{B!LhvYAH  
7WEh'(`  
`"7}'|  
3. 建模&设计结果 ~}lYp^~:J  
>9WJa5{  
不同真实傅里叶透镜的结果： E{LLxGAEZ  
GnX+.uQL|  
w^AY= Fc  
11'^JmKA  
4. 总结 :,@"I$>*/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :.k1="H~@  
>yZe1CP  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -Kas9\VWEw  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )S:,q3gxJ  
\ oY/hT_  
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。 &oz^dlw  
uW%(ySbq  
应用示例详细内容 b7^Db6qu  
xj ?#
]GR  
系统参数 [NxC7p:Lo  
KQf=t0Z=Ce  
1. 该应用实例的内容 J]!&E~Y  
s6DmZ^Y%  
y;\m1o2  
jkQ%b.a  
7J[DD5
  
2. 仿真任务 7R4t%^F  
Y94^mt-  
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。 N4[`pXM6
 
!J6;F}Pd/  
3. 参数：准直输入光源 5[[mS  
\&6^c=2=  
PeX^aEc  
eP?=tUB!S  
4. 参数：SLM透射函数 8opd0'SNaB  
(u{?aG~  
H@'f=Y*D  
5. 由理想系统到实际系统
I
[l8@!0  
+55+%oGl  
Z!& u_  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ? PI2X.6  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 @W1F4HYds  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 =d*5TyAcu  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 %tE#%;Z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 *QGyF`Go{  
NT0im%  
nI es}n:  
R<)^--n  
+%~/~1  
应用示例详细内容 tKX+eA]  
J#*%r)  
仿真&结果 *U mWcFoF  
3J_BuMV  
1. VirtualLab中SLM的仿真 2.2G79U,  
[0?W>A*h  
 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)。 s=H|^v  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 W^k|*Y|  
 为优化计算加入一个旋转平面 @}<b42  
9 WO|g[Y3  
$<s;YhM:u)  
Wb%t6N?  
2. 参数：双凸球面透镜 \Q!
I;  
YAsE,M+  
cuoZ:
Wh  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 y2o~~te  
 由于对称形状，前后焦距一致。 V#,jUH|  
 参数是对应波长532nm。 )j+G4  
 透镜材料N-BK7。 y,xJ5BI$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 M(T
lkr  
(3Dz'X  
Js'j}w  
<}Hs@`jS  
=v{Vl5&>?  
NiSH$MJ_  
3. 结果：双凸球面透镜 >3?p23|;  
};;k5z I%  
I /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。 l3:2f-H  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 EM7Z g 65  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 i@L_[d^|j`  
-d4|EtN  
})yB2Q0  
!T"jvDYH  
EdTR]}8  
4. 参数：优化球面透镜 +A-z>T(  
IBz)3gj J  
[T(`+ #f  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 `{1~]?-&  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 t`")Re_j  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 <lgX=wx L  
 透镜材料同样为N-BK7。 gVI{eoJ  
\h@3dJ4  
(H6Mi.uZ
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )?;+<,  
'Bwv-J  
K"jS,a?s 6  
dCA! R"HD  
5. 结果：优化的球面透镜 .$ X|96~$  
|c[= V?AC  
Z 5 Xis"j  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 a];1)zVA6  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 \YPvpUg  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 (9Of,2]&E  
QTospHf`  
57Bxx__S4`  
$'n?V=4  
6. 参数：非球面透镜 dK41NLGQ  
J,*+Ak ~  
8?LHYdJ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 n.=Zw2F
E  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 3}lIY7O  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 8`z  
6xLQ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <-DQ(0xg  
* .g[vCy  
]Q#k"Je  
 }=d}q *  
6[,7g&C  
7. 结果：非球面透镜 3qkPe_<I  
p$}/~5b}4  
t=fr`|!  
 生成期望的高帽光束形状。 _%u t#  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 "hnvND4=  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 n.XgGT=L  
=~TPrO^  
1<Vke$  
05Q4$P  
4BZ7R,m#.  
8. 总结 *).!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~KczP1p  
owx0J,,G  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ar_@"+tZ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %-[*G;c'w  
B'I_i$g4w  
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。 _ glB<r$  
WWTRB +1>