[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) 3K2B7loD)~  
应用示例简述 l`S2bb6uMR  
1. 系统细节 km@V|"ac _  
 光源 d??;r:  
— 高斯激光束 cEI "  
 组件 BG>fLp  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 h$p]M^Z7  
— 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 B2p/  
 探测器 :w|ef;  
— 视觉感知的仿真 >Q5et1c  
— 高帽，转换效率，信噪比 g=)B+SY'  
 建模/设计 HSXv_  
— 场追迹： 05o)Q &`  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。
YfRjr  
=<yMB d\  
2. 系统说明 -;NGS )RM  
]Sj<1tx7f  
%.k~L  
5`Q*  
3. 建模&设计结果 WP*xu-(:  
Qt-7jmZw1  
不同真实傅里叶透镜的结果： ``X1xiB  
3K;V3pJ].  
Y~E 8z
 
b|SDg%e  
4. 总结 8 5 L<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 i}u,_ }  
~Up5+7k@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 %y96]e1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /thFs4  
ZhqGUb  
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。 P
2-^j)  
hn`yc7<}(u  
应用示例详细内容 eELLnU{"  
]rNM3@bVy  
系统参数 o,r72>|  
WK2YHJ*$  
1. 该应用实例的内容 RSfB9)3D  
qLjLfJJ2  
()'yY^   
CvOji1  
6Qc *:(GE  
2. 仿真任务 ~,^pya  
V;pRw`  
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。 WswM5RN  
2ezk<R5q+  
3. 参数：准直输入光源 B4 k5IS  
uSsP'qd  
HNUpgNi  
I K9plsd*  
4. 参数：SLM透射函数 L`2(u!i J  
dI(1L~  
"xI70c{  
5. 由理想系统到实际系统 
9q/k,g  
&0*7]Wo*  
V7 OhOLK8  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;NoiH&  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。
 .u3;  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :Bh7mF-1  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 */_$' /qV  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 gB_gjn\  
uQ
hI)  
xe4`D>LUo  
u+;iR/  
Nf5zQ@o_y  
应用示例详细内容 +@^FUt=tq  
<@S'vcO  
仿真&结果 <B Vx%  
+xL' LCx  
1. VirtualLab中SLM的仿真 h wi!C}  
BCmKzv  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 lNLa:j  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2!)|B ;
y  
 为优化计算加入一个旋转平面 K3*-lO:A9  
{1"kZL  
l( WF  
^/ff)'.J  
2. 参数：双凸球面透镜 csFLBP  
0 wjL=]X1e  
LVaJyI@/>  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %$<v:eMAs  
 由于对称形状，前后焦距一致。  \4j(el  
 参数是对应波长532nm。 :bq${  
 透镜材料N-BK7。 OwN~-).%-  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 \IhHbcF`d  
+<T361eyY  
YJ!jdE}  
*x/H   

(GoxiX l  
yRivf.wH  
3. 结果：双凸球面透镜 mwMcAUD]2  
ctoh&5%!n+  
N^{}Qvrr  
 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。 )GfL?'Z  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 6`@6k2]  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 mKLWz1GZ  
2c'<rkA  
m f\tMik<  
k5|GN Y6a  
qL?$u07<9'  
4. 参数：优化球面透镜 gg.lajX  
BZa`:ah~x  
-bgj<4R$p  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 V$_.&S?(Y  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 q8)wAl  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ;v!Ef"E|cV  
 透镜材料同样为N-BK7。 BS2'BS8  
9+b){W  
dbg%n 0h  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Jim5Ul  
a`D`v5G t  
u"F{cA!B  
` Nv1sA#C  
5. 结果：优化的球面透镜 1XpqnyL&  
H~?7:K  
h05BZrE  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 @,{Qa!A>l  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 dtBr#Te  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .IsOU  
_=9m[  
Jv8VM\*  
1*f/Y9 Z  
6. 参数：非球面透镜 wkY$J\J  
ba)hWtenH  
t^=S\1"R\  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 &"=O!t2  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 >x]ir  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
Q]]M;(  
4WPco"xH!  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 z2jS(N?J1  
`*xSn+wL`_  
)K]<\Q[  
)Wk&c8|y  
NAO0b5-h  
7. 结果：非球面透镜 k&:~l@?O  
h(i_'P?  
i&-g  
 生成期望的高帽光束形状。 RLO<5L  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 +1K=]#a  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 T#KVN{O  
Q6p75$SVq  
O4!!*0(+91  

8
\+XtS  
([A%>u>h  
8. 总结 Y2|c;1~5$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  `ghNS  
xs?]DJj  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;,Os3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 KDr)'gl&  
JHuA}f{2&  
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。 pIPjTQ?cq  
/px`FuJI(