[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) XLqS{r~?  
应用示例简述 (z ;=3S  
1. 系统细节 }=s@y"["  
 光源 a=p3oh?%-O  
— 高斯激光束 lk6mu  
 组件 }`5%2iG  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 *N\U{)b\  
— 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 hAG++
<H{  
 探测器 "h$A.S  
— 视觉感知的仿真 TQE3/IL  
— 高帽，转换效率，信噪比 dMeDQ`
c`W  
 建模/设计 j
,6dGb  
— 场追迹： Ulj2Py}  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b'Mg  
PS`)6yn{_  
2. 系统说明 ~S"G~a(&j  
Fd5{pM3  
&p8K0 |  
Z(/jQ=ozQ  
3. 建模&设计结果 NjYpNd?g  
B964#4& 9  
不同真实傅里叶透镜的结果： xzW]D0o0  
a3R#Bg(  
"JJ )w0  
}`f%"Z  
4. 总结 #jA|
04w  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 aWOApXJ  
HQ/PHUg2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /}#z/m@bN  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @L{HT8utK3  
<\X4_sdy  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 {s=QwZdR  
f IQ$a>  
应用示例详细内容 CWCE}WU>4  
"LP4)hr_`  
系统参数 Wj.)wr!  
i @+Cr7K,  
1. 该应用实例的内容 N+HN~'8r  
f`/JY!uj{  
W`6nMFg  
r6PiZgR  
~u,g5  
2. 仿真任务 'PV,c|f>  
{< jLfL1  
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。 lNqXx{!k  
p7zHP  
3. 参数：准直输入光源 9OF5A<%"u  
#3kR}Amow  
=!{}:An1$  
?#pL\1"E  
4. 参数：SLM透射函数 'e;*V$+  
Qi6vP&  
sGMC$%e}  
5. 由理想系统到实际系统 EJdq"6S  
;X|;/@@  
j(/"}d3osm  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。  ?o9l{4~g  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 GdL\  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 *=^
_K`y  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 AGK+~EjL@  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 wqA5GK>m2  
() b0Sh=  
aOWbIS[8  
YA{Kgc^  
jqb,^T|j;m  
应用示例详细内容 <(3Uu()   
)z7.S"U  
仿真&结果 oUltr  
(Clf]\_II  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ~NU~jmT2  
ax>en]rNP  
 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)。 >[ lj8n  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ,_\h)R_  
 为优化计算加入一个旋转平面 I`Rxijz  
4zJ9bF4  
R;I}#b cJ  
^h^j:!76j  
2. 参数：双凸球面透镜 nfRo:@  
d@8_?G}  
4.H!rkMM  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 OjrQ[`(E  
 由于对称形状，前后焦距一致。 cf0em!  
 参数是对应波长532nm。 Z#7HuAF{]  
 透镜材料N-BK7。 7F}I.,<W  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )TRDM[u  
?G!
^|^S*  
ZPZ1 7-  
"=4=Q\0PT  
$Cc4Sggq  
8ne5 B4  
3. 结果：双凸球面透镜 @OwU[\6fc}  
Rg0\Ng4|G  
RoJ&dK  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 BN#^ /a-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -J? df  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 "UVV/&`o  
#cjB <APY  
r~t&;yRv  
=YLt?5|e  
B: {bmvy  
4. 参数：优化球面透镜 mN@0lfk;  
'y'>0'et  
e5veq!*C?  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 qDcl;{L  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 P d*}0a~  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 3bE^[V8/  
 透镜材料同样为N-BK7。 <;v{`@
\j{  
;&JMBn]J  
eYsO%y\I  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4I{|M,+  
s2w.V O  
4:6@9.VVT  
.z+QyNc:  
5. 结果：优化的球面透镜 xo^_;(;  
7J$ ^R6rh  
\%^<Ll  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 K")-P9I6-f  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 n6|}^O7  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 jZm1.{[>  
L$7v;R3  
9%\q*  
Z~$&
h  
6. 参数：非球面透镜 tk1qgjE(?  
!u4oo-  
wond>m 3  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 {yspNyOx  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 mnu7Y([2>  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ?*}V>h 8m)  
b%|%Rek8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2"V?+Hhz  
T*A_F [  
+=O8t0y n  
';b/D   
?bN8h)>QQ8  
7. 结果：非球面透镜 ,YH^jc  
=(Gv_  
RJBNY;0  
 生成期望的高帽光束形状。 m0=CD  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =>S5}6  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 W P.6ea7k  
%li'j|  
Fnll&TF  
nM}X1^PiK"  
EZBk;*=B  
8. 总结 =>ph\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O a-ZeCq  
rJ!xzg
e;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。 c*1B*_08  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 oSy[/Y44a  
ChmPO|2F  
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。 ,gkxZ{Eh  
Oo=}j