[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) h9LA&!  
应用示例简述 <oTIzj7f  
1. 系统细节 ~j",ePl  
 光源 ( du<0J|PT  
— 高斯激光束 lM"@vNgK  
 组件 8$-(%  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 zCj]mH`es'  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 {,|*99V  
 探测器 #0"Fw$P
c  
— 视觉感知的仿真 v7T05  
— 高帽，转换效率，信噪比 E"&fT!yi  
 建模/设计 2Q,e1'=  
— 场追迹： q
YZX, x  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 0Jz'9  
dGMBgj  
2. 系统说明 Hq"i0Xm  
=K~<& l8
 
4]u53`
 
w0x,~  
3. 建模&设计结果 <H`&Zqqk  
]6Kx0mW  
不同真实傅里叶透镜的结果： 7"wr8  
TB\#frG  
uj,YCJ8UZs  
u.x>::i&  
4. 总结 03L+[F&"?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 AK%`EsI^  
SwpS6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 xX*I.saK  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @~hiL(IR'  
vzM8U>M  
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。 XCCN6[[+  

Pqli3(  
应用示例详细内容 BZP}0  
[N
bs{f^J=  
系统参数 *cz nokq6  
k#NIY4
%.  
1. 该应用实例的内容 AX,V* s  
Z5/^pyc  
_>+!&_h  
N]udZhkn  
xCGa3X  
2. 仿真任务 ;NQ9A &$)  
u:JD  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 e=&,jg?K  
88x_}M^Fnl  
3. 参数：准直输入光源 1Kszpt(Ld  
rT7W_[&P  
~(bY-6z  
x`~YTOfYk  
4. 参数：SLM透射函数 l*~O;do  
l\g>@b  
UgI0 *PE2  
5. 由理想系统到实际系统 " O0p.o  
kT)[<`
p  
p_%dH  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 @
=g Px  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 E| eEAa  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ZD!?mR+-  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 <8;SSdoKi  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 vDI$ QUMD6  
BwOIdz%]OY  
1OI/!!t1$  
J]G] <)  
0C!f/EZ
K  
应用示例详细内容 N)yCGo  
#<h//<  
仿真&结果 u7||
]|2  
m8[XA!,  
1. VirtualLab中SLM的仿真 7m.#No>^  
@vyq?H$U;N  
 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)。 ri.}G  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 V[DiN~H  
 为优化计算加入一个旋转平面 d{/#A%.  
}ejZk bP  
F/%M`?m"ie  
jD}G9=[$1  
2. 参数：双凸球面透镜 m3T=x =  
c'|](vOd]  
N 2XL5<  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 E P3Vz8^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 &&PXWR!%]  
 参数是对应波长532nm。 j+"w2  
 透镜材料N-BK7。 :+ZLK
m  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {,+{,Ere  
&9Kni/  
}INj~d<:  
,A%p9  
)L/0X40<.  
{gz-w|7  
3. 结果：双凸球面透镜 ]?G|:Kx$y%  
`92P~Y~`W  
xlcL;
e&^P  
 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。 }]i.z:7+  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 nEt{ltsS0  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 OwCbv j0#  
S4U}u l  
+OI<0  
Xp+lpVcJ  
j7BLMTF3v  
4. 参数：优化球面透镜 NkV81?  
uH&B=w  
W)Ct*I^  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 A.vf)hO  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 /\{emE\]  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 A$M8w9  
 透镜材料同样为N-BK7。 R<B5<!+  
kRjNz~g  
",xTgB3?V  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _N {4Rs0  
d6a3\f  
I7wR[&L885  
-2[#1S*  
5. 结果：优化的球面透镜 ;W T<]  
*c\XQy  
DaQ+XUH?  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Y&1N*@YP  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 tI@aRF=p]2  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 A=0{}B#  
l$Vy\CfK3n  
HC}vO0X4  
ufe|I
  
6. 参数：非球面透镜 `Se2f0",  
-u(,*9]cJ*  
E~#G_opQA  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 R7"7 Rx   
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Xt:$H6 y  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 b*Q3j}cZ  
q1q9W@H  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }K={HW1>  
a{L&RRJ  
I-}ms  
S]ayH$w\Q  
=tbfBK+  
7. 结果：非球面透镜 %W8iC%~  
Ka6u*:/  
8{=|<  
 生成期望的高帽光束形状。 #6vf:94  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 5'NNwc\  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。  =  
HHZw-/s,%  
AmHj\NX$  
6lCpf1>6@  
p3Qls*  
8. 总结 Yb^e7Eug  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 u178vby;l  
i%!<6K6UT  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -yB}(69  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 y%ij)vQY  
L /:^;j`c  
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。 _qR?5;v  
:>.{w$Ln%