[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) U!x\oLP  
应用示例简述 Cx/duod
p  
1. 系统细节 7u^6`P  
 光源 ,Pd2ZfZ  
— 高斯激光束 Mhw\i&*U  
 组件 [}_ar  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 j{'@g[HW  
— 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 ]H|1quT  
 探测器 DEC,oX!bI1  
— 视觉感知的仿真 I1H:h  
— 高帽，转换效率，信噪比 h(G(U_V-Od  
 建模/设计 v+=_  
— 场追迹： O_PC/=m1@  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 n1W}h@>8  
p8^^Pva/  
2. 系统说明 jr:LLn#}  
U-s6h;^O  
n%<.,(.(S  
n{Mj<\kL  
3. 建模&设计结果 t>v']a +k  
 D-4PEf  
不同真实傅里叶透镜的结果： yK&)H+v  
2s6Hr;^w.1  
8YN+
\  
aV(*BE/@F  
4. 总结 q#Qr@Jf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }%R6Su]y  
CsR~qQ 5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 uj/le0
 
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]3QQ"HLcp  
*<#&ne8  
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。 1ck2Gxn  
6v1#i  
应用示例详细内容 5#f&WL*U@  
oaBfq8,;  
系统参数 +TAm9eDNV  
]@?3,N  
1. 该应用实例的内容 ($W9 ?
  
ak;Z;  
xHr  
]-fZeyY$  
xG}eiUbM`  
2. 仿真任务 cdIy[ 1  
FJL9
x,%6  
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。 I@L-%#@R1  
$~~=SOd0  
3. 参数：准直输入光源 m&A/IW,.  
LL6f40hC  
cW GU?cv}  
a5)[?ol  
4. 参数：SLM透射函数 >PGm}s_  
S5Px9&N8(  
@xkM|N?  
5. 由理想系统到实际系统 Ol%*3To  
7_Q86o  
&1':s|c  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9wb$_j]F`#  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Ixec]UOS  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 #uXOyiE  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 D@JHi
'F  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !7^He3  
Vi?Z`G]w!  
~IWi@m{  
1[Mr
2@  
O@=mN*<gg0  
应用示例详细内容 <m6I)}K  
pM7BdMp   
仿真&结果  #b"IX`5  
R$3JbR.  
1. VirtualLab中SLM的仿真 =4%C?(\  
a"1$z`ln  
 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)。 oF6MV&q/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 V[bc-m  
 为优化计算加入一个旋转平面 q9!#S  
UQdQtj1'  
JZnWzqFw  
%5KR}NXX6  
2. 参数：双凸球面透镜 ( gFA? aD<  
V_1
#7  
qlxW@|  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 uHIWbF<0oo  
 由于对称形状，前后焦距一致。 -$kJERvy  
 参数是对应波长532nm。 y^Jv?`jw  
 透镜材料N-BK7。 i;xMf5Jz  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 [uY2Nh  
W|Tew-H{h_  
v}Nx
*%  
JS:lysu  


+UsR  
,Df36-74v5  
3. 结果：双凸球面透镜 ^U?(g0<"  
e ^qnUjMy  
"$'~=' [  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 (j I|F-i  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *u>\&`h=  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 prs<ZxbQb  
dtBV0$  
(R}X(u  
W9Lg}[>:)  
oQXkMKZ  
4. 参数：优化球面透镜 eC{Z  
;X6y.1N~  
kC5,yj  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 .%<&W1  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 9"RfL7{  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 )l}wjKfgO  
 透镜材料同样为N-BK7。 u_"h/)C'H  
xwxjj  
!dH&IEP~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 gWo~o]f  
<^_?hN8.  
kw~H%-,]  
H
XHPz4  
5. 结果：优化的球面透镜 $I36>  
x=#5\t9  
zn!  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Ve1] ECk  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 |Z^g\l.j{  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Hu7zmh5
FF  
t g*[%Jf^  
'uzv\[  
aF
"Z!HD  
6. 参数：非球面透镜 cB}2(`z9 B  
L,pSdeq  
JJ0 CM:xe  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 F\rSYjMyk  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 $)]FCuv  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;j>d"i36&  
8#u
_+;,p  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 BQ:Kx_   
kte.E%.PE  
7NC8<o;  
`>EvT7u  
-*fYR#VQQB  
7. 结果：非球面透镜 |I5?5 J\  
D>e\OfTR:  
p-r%MnT  
 生成期望的高帽光束形状。 PB67?d~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 g Pj0H&,.  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 # pB:LPEsK  
f}Tr$r  

[(F<|f:n  
e@-Mlq)  
?67I|@^  
8. 总结 O)JUY*&I5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %N>NOk)  
PZ(<eJ>  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 XJ~l5}y ]  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tZCe?n]  
WriN]/yD  
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。 LA`VqJ  
tq:tY}:4