[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) 3<Y;mA=hw  
应用示例简述 .Im+()b&&  
1. 系统细节 WiCM,wDi  
 光源 )ZT0zIG  
— 高斯激光束 }[R@HmN  
 组件 o2UJ*4  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~w}[ ._'#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 _A0avMD}  
 探测器 -bX.4+U  
— 视觉感知的仿真 ;;J98G|1  
— 高帽，转换效率，信噪比 ,rPyXS9Sa{  
 建模/设计 YVV $g-D}  
— 场追迹： xB]v  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 V<I${i$]0  
c15^<6]g  
2. 系统说明 XA^:n+Yo  
}K]VlFR  
'cc4Y~0s  
jWmB
UHCb  
3. 建模&设计结果 dM$G)9N)K  
L6}x3  
不同真实傅里叶透镜的结果： 'r <BaL  
u:kY4T+Z  
![C$H5  
=ZL}Av}  
4. 总结 E|#R0n*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 rKO*A7vE  
gQt@xNO  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 xR%a
yT.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `lOoT  
V zx(J)  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 &H>dE]Hq,  
cf3c+.o  
应用示例详细内容 { qx,X.5$  
'GoeVq  
系统参数 FDC{8e  
-k{R<L  
1. 该应用实例的内容 6KTY`'I  
6)YNjh.{*  
=5eDT~=2{U  
*}&aK}h}I  
wLSYzz  
2. 仿真任务 #9"_|d=l  
W"@lFUi  
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。  ajB  
G{Q'N04
RA  
3. 参数：准直输入光源 v%Q7\X(  
`3n*4Lz  
ZEJadR  
8H b|'Q|^  
4. 参数：SLM透射函数 a];g  
0)44*T  
sYgnH:t X  
5. 由理想系统到实际系统 Jjq%cA  
B+sqEj-  
_Q}z 6+_\  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 !r <|F  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 @S92D6  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Oei2,3l,?  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 N^N?!I  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 k| o,gcU  
s~w+bwr  
OwaXG/z~  
dVfDS-v!  
h;M2ylOu.  
应用示例详细内容 t1^96@m^  
ijYLf.R<  
仿真&结果 I\23as0q  
mm`3-F|  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Q1[s{,  
Q.AM  
 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)。 t}
gqk'  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 bb/MnhB  
 为优化计算加入一个旋转平面 b2%[9)"I.  
w}b+vh^3Wy  
o7seGw<$X  
uy{KV"%"^g  
2. 参数：双凸球面透镜 vm4oaVi  
o3kj7U:'x  
mY( _-[
W  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 cf'Z#NfQ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 A-$BB=Ot  
 参数是对应波长532nm。 eX@q'Zi  
 透镜材料N-BK7。 m`"s$\fah  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )O Cr6UR  
0k 8SDRWU  
uBgHtjmae  
)Cl&"bX  
0]~n8mB>  
`-\"p;Hp0  
3. 结果：双凸球面透镜 s#[Ej&2[=  
zL'n J  
"kC>EtaX  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 |93%,  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 iz(+(M  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 =qvU9p2o  
Vp$ckr  
(" %yV_R  
oH0\6:S  
*?+!(E  
4. 参数：优化球面透镜 =Yk$Q\c
 
ez>@'yhK  
m}(DJ?qP  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 {cA )jW\'  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @:I/lg=Qd  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?6bE!36  
 透镜材料同样为N-BK7。 s>X;m.<  
n6}1{\  
E \
RU[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 KI{u:Lbi  
Jd;1dYkH:  
LzfLCGA^  
&.,OvVAo  
5. 结果：优化的球面透镜 /a_|oCeC}  
dEiX!k$#  
8] 
*{i  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 AVjtK  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 N_0O""d  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。  2~)]E#9  
)94R\f  
e|LXH/H  
UPC& O  
6. 参数：非球面透镜 :Us-^zVr  
cPXvTVvs  
"n:9JqPb  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ".u?-xcbJ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 b/EvcN8 }  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 a#1X)ot  
F\e'z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^=ikxZyO  
vIJdl2(^E  
|]Xw1.S.L  
u+'=EGl  
@&+ 1b=  
7. 结果：非球面透镜 L8fr uwb  
o\#C] pp  
{e^llfj$#  
 生成期望的高帽光束形状。 ) l)5^7=W  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 = 7?'S#  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 5c#L6 dA)  
 ,Y!)V  
'e)t+  
 4Zq5  
ZDf9Npe  
8. 总结 !ZVMx*1Cf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 VtVnht1  
NJp;t[v.^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 rcK*",>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 + y^s 6j}  
[{ pc1U-  
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。 4u&doSXR  
J L3A/^