[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) /j.9$H'y  
应用示例简述 PEZ!n.'S  
1. 系统细节 ujpJ@OWj  
 光源 I; rGD^  
— 高斯激光束 \'O"~W  
 组件 utV_W&  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 O:K2Y5R?B  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 0o&5]lEe  
 探测器 =rdV ]{Wc  
— 视觉感知的仿真 .7X^YKR  
— 高帽，转换效率，信噪比 X"%gQ.1|{j  
 建模/设计 CpTjJXb  
— 场追迹： Xsa].  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ;RlxD 4p  
h/Y'<:  
2. 系统说明 G18b$z  
c7H^$_^=  
SOIN']L|V[  
N8df8=.kw  
3. 建模&设计结果 !j-Z Lq:;  
4#Jg9o   
不同真实傅里叶透镜的结果： ,eS)e+yzc2  
d&>^&>?$zh  
"\yT7?},  
1< ?4\?j  
4. 总结 n+M<\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5[0?g@aO  
#GFr`o0$^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <1TAw.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #KvlYZ+1  
'V>-QD%1  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 uPvEwq* C  
)t%b838l%  
应用示例详细内容 Dw"\/p:-3  
r9XZ(0/p  
系统参数 |DwZ{(R"W  
 rPm x  
1. 该应用实例的内容 #<x
m.  
[nh>vqum  
`WS&rmq&'  
E{vbO/|kf  
8{ I|$*nB  
2. 仿真任务 rvM{M/4  
%a7$QF]  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 k}rbim  
F"mmLao  
3. 参数：准直输入光源 EdX$(scu~B  
7xR\kL.,  
;9#KeA _  
o+VQ\1as?(  
4. 参数：SLM透射函数 2fS:- 8N  
Iu6   
fN2lLn9/u  
5. 由理想系统到实际系统 4I[P>  
$:^td/p J  
T u'{&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ),!q
TjD  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 W@esITr  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 @(lh%@hO  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 'N(R_q6MW  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 #0<XNLM  
xYB{;K  
u1.BN>G  
+cRn%ioVi  
ptaKf4P^r  
应用示例详细内容 R@2X3s:  
h@BY]80  
仿真&结果 "Y.y:Vv;  
\)Cl%Em  
1. VirtualLab中SLM的仿真 [-x7_=E#  
(-co.  
 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)。 |l!aB(NW  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Z30A{6}  
 为优化计算加入一个旋转平面 *K;~!P  
+H2Qk4XFB  
E(|>Ddv B&  
yCo.cd-  
2. 参数：双凸球面透镜 ,"ql5Q4  
5LMw?P.<  
@%SQFu@FJ  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 D&zle~" J  
 由于对称形状，前后焦距一致。 T^q 0'#/  
 参数是对应波长532nm。 sR8"3b<qA  
 透镜材料N-BK7。 A%-6`>  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 tf G@&&%9  
b`_Q8 J  
zBH2@
d3W  
XX~,>Q}H=  
IGN1gs  
aQ~s`^D  
3. 结果：双凸球面透镜 I}Q2Vu<  
XfmwVjy  
rM"l@3hP  
 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。 1:wQ.T  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 l;V173W=&  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 |cY`x(?yP  
NEF# }s2=  
%>s|j'{  
tg/H2p^Y  
?fS9J  
4. 参数：优化球面透镜 =w^M{W.w  
mVmGg,  
I?NyM  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 (iGTACoF  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $ulOp;~A%  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 /7LR;>Bj  
 透镜材料同样为N-BK7。 |'2d_vR  
hzC>~Ub5  
<7$1kGlA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  C.QO#b  
M:V_/@W.  
F5#YOck&,  
5(8@%6>ruj  
5. 结果：优化的球面透镜 ~_a-E  
Er[A X.3  
FgI3   
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 =":,.Ttq41  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。  LIdF 0  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 3ANQaUC  
,2)6s\]/b  
IO> yIU[  
c"xK`%e  
6. 参数：非球面透镜 q,6DEz  
D3A/l  
rN{ c7/|  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 kNL\m[W8$  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 4`R(?  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 -{+}@?  
M@ZI\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 KGpA2Nx  
=rK+eG#,  
v.ui
!|c  
IIqUZJ  
abEmRJTmW  
7. 结果：非球面透镜 1i] ^{;]  
M#[{>6>iE  
llsfTrp  
 生成期望的高帽光束形状。 wvPk:1wD5  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 7[wieYj{  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 (4EI-e*6  
9)=ctoZ'  
<Ok3FE.K  
y)gKxRaCS  
cs'{5!i]  
8. 总结 v9->nVc-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 FsryEHz  
?R#)1{(8d~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 j8`BdKg  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :,I:usW"  
:a)u&g@G  
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。 {qMIGwu
 
1!gbTeVlY