[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) !p$z8~  
应用示例简述 6qfL-( G  
1. 系统细节 `)e5pK  
 光源 Ce 3{KGBw  
— 高斯激光束 feg  
 组件 f5p>oXo4b  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 :^~I@)"ov  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 #6O<!{PH6  
 探测器 K,f*}1$qM  
— 视觉感知的仿真 tKtKW5n~  
— 高帽，转换效率，信噪比 yH}(0  
 建模/设计 rN0G|  
— 场追迹： nT.i|(xd.  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 LLp/ SWe  
GZY8%.1{"a  
2. 系统说明 cm`Jr#kl{  
epw*Px  
@'UbTB!  
Q+L;k R  
3. 建模&设计结果 CJ+/j=i;~c  
@Z9X^Y+u^h  
不同真实傅里叶透镜的结果： B",5"'id  
CG@3z@*?.  
d
.wu   
r@e/<bz9  
4. 总结 2>%
|PQ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 z4GcS/3K  
KVQ^-^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >uHU3<2&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SrlTwcD  
c8uFLM j  
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。 *4]u?R  
)Fe6>tE  
应用示例详细内容  UZJ^e$N  
}_,
\yC9F  
系统参数 uY6]rt_#a  
u@ MUcW  
1. 该应用实例的内容 T!![7Rs  
!e>+O^  
DxuT23. (  
Uk@du7P1k  
4oxAC; L  
2. 仿真任务 Kkfza  
dJvT2s.t[  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 \#)|6w-  
"AN*2)e4  
3. 参数：准直输入光源 <V[Qs3uo(  
S F:>dneB  
,"6Bw|s  
HL8onNq  
4. 参数：SLM透射函数 <Zb~tYp  
CGyw '0S  
Sj=x.Tr\  
5. 由理想系统到实际系统 Nuc;Y  
CjFnE  
*A<vrkHz  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 *'?aXS -'r  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 rdQKzJiX=U  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 I 68Y4s  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 r6WSX;K  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 <8J_[ S  
[P:+n7= ,l  
y$Nqw9  

_'Jz+f.  
MUQj7.rNa  
应用示例详细内容 Jy^.L$bt  
-uk}Fou  
仿真&结果 {l0[`"EF  
.}n-N #  
1. VirtualLab中SLM的仿真 3Q0g4#eP  

5>Kk>[|.  
 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)。 5%r:hO @S  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 u~pBMg ,  
 为优化计算加入一个旋转平面 F<V.OFt  
)44c
[Z  
DXI{ jalL  
!B*l'OJw  
2. 参数：双凸球面透镜 c1Rn1M,2k  
i)!2DXn  
qr@<'wp/  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 s~p(59  
 由于对称形状，前后焦距一致。 SSQB1c  
 参数是对应波长532nm。 y2`},  
 透镜材料N-BK7。 c0ue[tb  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 <5 )F9.$  
&7J-m4BI  
]&;K:#J  
Of}dsav   
{*PbD;/f  
xYd]|y  
3. 结果：双凸球面透镜 (=-6'23q)  
*)Us   
YB}m1g`  
 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。 ?hmuAgOtbh  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 <B&vfKO^h  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 1w!O&kn  
C~-.zQ$  
$Ph#pM(  
|Vo{ {
)  
,;@vVm'}  
4. 参数：优化球面透镜 JP,yRb\  
9;7|MPbR  
oTN:Q"oK7?  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 LgxsO:mi  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 (f
un,(R6"  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?={S"qK(q  
 透镜材料同样为N-BK7。 8n,/hY>w  
o~{rZ~  
2,6~;R  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 tbXl5x0  
6_L<&RmLg  
;(-Wc9=  
6z5wFzJv?q  
5. 结果：优化的球面透镜 /# d^  
>{)\GK0i7  
U4NH9-U'  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 T'ei>]y]  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 34,'smHi%  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 /|p\l"  
V!Pe%.>  
Ay6]vU  
n-u HKBq  
6. 参数：非球面透镜 f hjlt#  
%Jji<M]  
x=03WQ8  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 D<gd)  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 9H/C(Vo  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ^;sE)L6  
H0f]Swh0a  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 . {vMn0c  
?PYZW5  
mX%T"_^  
;$67GK  
*P/DDRq(2  
7. 结果：非球面透镜 vaLP_V  
0a2#36;_IK  
1QPz|3f@\  
 生成期望的高帽光束形状。 `MHixQ;j  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Kk,u{EA  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 1k]L,CX  
#^}s1 4n  
YwS/O N  
PXG@]$~3  
`GSl}A  
8. 总结 `-.6;T}2U  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Xf[;^?]X  
EiDnUL(W7h  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I Z|EPzS  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?OPuv5!pI  
0#NbAM
t  
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。 }qJ`nN8  
IE3GZk+a~