[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) COHJJONR  
应用示例简述 .vW~(ZuD  
1. 系统细节 Q ,;x;QR4  
 光源 N"T8 Pt  
— 高斯激光束 8PEOi  
 组件 6U&Uyd)  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Iyc')\W&  
— 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 4X\*kF%  
 探测器 3P6'*pZ  
— 视觉感知的仿真 #>- rKv.A  
— 高帽，转换效率，信噪比 RChY+3,L)  
 建模/设计 zHdp'J"
  
— 场追迹： ~qqtFjlG^  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |
E~X]_Y  
;9I#>u  
2. 系统说明 iit`'}+U  
X~DXx/9  
)I>rC%2P  
m
CE})S  
3. 建模&设计结果 UpIf t=@P  
7S1!|*/ I  
不同真实傅里叶透镜的结果： Bjo&  
X,fTzkGj  
b@X@5SJFW  
(mD]}{>  
4. 总结 %om7h$D=`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 B_&PK7vA  
sY6'y'a95  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 'pe0Q-  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 R/wSGP`W  
V")Q4h{  
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。 ;VuB8cnL`  
0K2[E^.WN  
应用示例详细内容 \\lC"Z#J`  
YHA[PF   
系统参数 QVH_B+ Q  
`o3d@Vc  
1. 该应用实例的内容 M/DTD98'N  
EsWszpRqb  
/iN\)y#u1  
z K(5&u  
ye%F <:O7  
2. 仿真任务 8$vH&HdI  
L)+ eM&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。 :L[6a>"neE  
]03ZrZ! PM  
3. 参数：准直输入光源 l xfdJNb  
OKqpc;y:D  
PGKXzp'  
?c2TT Q  
4. 参数：SLM透射函数 ~"m
Z0E  
2o$8CR;  
+o3g]0  
5. 由理想系统到实际系统 xS}H483h6W  
J50 ~B3bj`  
16>uD;G  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 oB\Xl)A<  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 <e^/hR4O  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 +i^s\c!3;  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 PWMaB  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 $Y`aS^IW  
K_5&_P1  
duS #&w  
8joQPHkI\  
H5s85"U#  
应用示例详细内容 3+-(;>>\  
%5G BMMn  
仿真&结果 8UIL_nPO  
RFJ;hh  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Tv$7aVi!  
Fsf22  
 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)。 j
;v%4G  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 cDiz!n*.q  
 为优化计算加入一个旋转平面 vb- 
.^l  
\V>%yl{8  
B@]7eVo  
J,O@T)S@  
2. 参数：双凸球面透镜 .A\\v6@  
IDh`0/i]  
6^|6V  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 \.c )^QQ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 x+cF1N2.  
 参数是对应波长532nm。 GC[{=]}9U  
 透镜材料N-BK7。 b8.%?_?  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ;J(,F:N  
LJwMM  
2?T:RB}  
*Zi%Q[0Me  
9|?Lz  
!Blk=L+p  
3. 结果：双凸球面透镜 wYA/<0'yH  
5|CiwQg|,p  
(AG  
 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。 ;_/q>DR>,3  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 b0b9#9x  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 qb4;l\SfT  
Zd U{`>v  
i=UTc1  
pPqN[OJ  
ocqB-C
]  
4. 参数：优化球面透镜 L"h@`3o|  
lK,=`x
e  
J,G9m4Z7  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 
4E-A@FR  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 J7ekIQgR  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 5u_4lNJ&  
 透镜材料同样为N-BK7。 8Wx@[!  
;3|Lw<D5;  
CQHp4_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 O^Vy"8Ji}y  
G>,nZ/,A{  
$Oe58  
>&vO4L  
5. 结果：优化的球面透镜 1m`tqlFU9  
g!
p_c  
n [Xzo}  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ]cqZ!4?_  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9G&l qfX:  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 S"^KJUUc  
]KK ZbEO  
:aq>  
< mK  
6. 参数：非球面透镜 zt)PZff/YQ  
LAY)">*49H  
<W51oO  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 =x0"6gTz>  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 abaQJ|  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 VuMDV6^Z  
{,f!'i&b@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 kE_@5t7O{  
gLaO#cQ%  
nn)`eR&  
^s@*ISY  
9U<)_E<y  
7. 结果：非球面透镜 lDJd#U'V  
*[xNp[
4EU  
d0A\#H_&  
 生成期望的高帽光束形状。 BY4  R@)  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Iwt2}E(e  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 {1@4}R4  
#HM\a  
9<A\npD  
~6:LUM  
e}R2J`7  
8. 总结 ^wO_b'@v  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "_1-IE  
4ljvoJ}xjr  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 a0?iR5\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 siRnH(^J  
EK8
E  
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。 2u~c/JryN  
V^ fGRA