[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) $#E!/vVwD7  
应用示例简述 EKEJ9Y+47H  
1. 系统细节 yV*4|EkvW  
 光源 gzN51B=D  
— 高斯激光束 k&17 (Tv$  
 组件 sEi9<$~R@0  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 QSOG(}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
[gj>ey8T  
 探测器 U+&Eps&NI  
— 视觉感知的仿真 [OR"9W&  
— 高帽，转换效率，信噪比 ;*WG9Y(W  
 建模/设计 \t)`Cp6,[b  
— 场追迹： .sD=k3d  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |^"0bu"  
`yO'-(@"gY  
2. 系统说明 TQ=HFs ~  
\}_,g  
w@LLxL>Y  
"C
s36k  
3. 建模&设计结果 I:("f+ H  
<(i5hmuVd  
不同真实傅里叶透镜的结果： q}W})  
'UM *7  
c:""&>Z  
BAtjYPX'w  
4. 总结 <LN
7+7}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 P~%+K
xwZQ  
5G
GO:
  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 nlA
:C>=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 'c# }^@G  
gU1Pb]]  
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。 {(I":rt#  
!;0K=~(Y^  
应用示例详细内容 "F[7b!>R  
D"%>  
系统参数 BvUiH<-D  
n#@Qd!uzM  
1. 该应用实例的内容 m"QDc[^Ge  
n~.$
iN  
^b.#4i(v  
aemi;61T\  
ck\W'Y*Q7  
2. 仿真任务 Ej1<T,w_  
c94=>p6  
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&31jn_o /  
CP0'pL=;  
3. 参数：准直输入光源 |gIE$rt-~W  
);kD0FO1|  
MdmN7>  
SZ}=~yoD(  
4. 参数：SLM透射函数 eze%RjO}  
DTSf[zP/  
{Wu[e,p  
5. 由理想系统到实际系统 Q<gUu^rq  
5~j#Z (}u  
e.~11bx  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 T^(> 8/O  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 2;0eW&e   
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 I2Imb9k~B  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 kDI?v6y5  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 tym:C7v%~  
-$DfnAh  
FSn3p}FVa  
MX8|;t  
*UJ4\  
应用示例详细内容 0^sY>N"  
W"GW[~ h  
仿真&结果 m(*rMO>_  
U7?v4O]D[  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ^'a#FbMtt  
D:f=Z?L)>  
 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)。 S0QLM)  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 &*%x]fQ@  
 为优化计算加入一个旋转平面 
Tjhy@3  
],k~t5+  
_DH^ K9,9  
R TpNxr{[  
2. 参数：双凸球面透镜 U3Z=X TB  
QS5t~rb  
XbB(<\0+  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =$fz</S=J  
 由于对称形状，前后焦距一致。 .7  0  
 参数是对应波长532nm。 a4*976~![  
 透镜材料N-BK7。 M/dgW`c  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 
doOuc4  
1P*hC<  
R$8{f:Pj  

cw{TS  
-1RMyVx  
$`55
E(  
3. 结果：双凸球面透镜 
k$JOHru  
[`t
;or  
9$HBKcO  
 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。 >ItT269G  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 8hD[z}  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 0hV#]`9`gN  
c|;n)as9(%  
0B7G:X0  
YLGE{bS  
|w}j!}u  
4. 参数：优化球面透镜 ]LUcOR  
&h5Y_no GX  
<Q\KS  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 o+'|j#P  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 wlJi_)!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ds9'k.  
 透镜材料同样为N-BK7。 G<n75!  
W
.MZN4=  
'<BLkr# @  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 KF_fz   
l|?tqCT ^h  
={sjoMW  
"!V`_ S;  
5. 结果：优化的球面透镜 R~kO5jpW  
Lo{wTYt:J  
r|u[36NmA  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 mn?F;=qE  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 b>OB}Is  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 JM|HnyI  
JM,%| E  
*VsVCUCz5*  
V;xPZ2C;  
6. 参数：非球面透镜 =JIceLL  
eTvWkpK+  
=wdh#{  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 0BlEt1e2T  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 7,+eG">0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 W
3tin3__  
E5n7 <
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6I +0@,I  
{x_.QWe5  
E(4c&  
id1cZig  
C6;2Dd]"N  
7. 结果：非球面透镜 7sxX?u  
@F<{/|P  
i
"0Bc{cQ  
 生成期望的高帽光束形状。 E{u6<B*  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ~{/M_ =  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 wS*r<zj  
~~OFymQ%?q  
q5SPyfE[  
4@  
'6dVe
2V  
8. 总结 o:AfEoH"~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ][$I~nRf  
4=([v;fc  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2F:qaz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3Tl<ST\  
#{q.s[g*+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。 .C% 28fH  
\sAaVdZJH(