[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) pH&*
5=t}  
应用示例简述 0s9-`nHen|  
1. 系统细节 (~>uFH  
 光源 ba5,?FVI~  
— 高斯激光束 k;5$]^x  
 组件 r<'ni  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 y;Ez|MS   
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 _{j'` #  
 探测器 /ILj}g'  
— 视觉感知的仿真 -e_91WI  
— 高帽，转换效率，信噪比 gB7kb$J  
 建模/设计 v C23  
— 场追迹： ]MD,{T9l\>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 UY>[  
&f=O`*I'+!  
2. 系统说明 7gWT[  
Vz.G!*>Dg  
sNaLz  
/esdtH$=  
3. 建模&设计结果 .lsD+}  
J`6
IH#54  
不同真实傅里叶透镜的结果： z*V 8l*  
Xr:gm`[  
gB _/(  
<`$svM  
4. 总结 J\@|c.ws  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ky0}phGRu  
G2$<Q+UYs?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 
GLO%>&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1NAGGr00  
,NO2{Ha$  
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。 3_bE12  
jKh:}yl4  
应用示例详细内容 !hs33@*u~  

agV z  
系统参数 ~<N9ckK  
o3"Nxq"U  
1. 该应用实例的内容 zqHG2:MN"  
g6 H}a  
&\>=4)HB;  
zq6)jHfq.  
gt(^9t;  
2. 仿真任务 T,a71"c  
XE
>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。 F9} zt 9  
v9\U2j  
3. 参数：准直输入光源 E2xK GK  
iQJa6QF&:  

jn 5v  
rp '^]Zx  
4. 参数：SLM透射函数 yk0tA  
8(Cs<C!  
A"B#t"  
5. 由理想系统到实际系统 xfF;u9$;  
GE8.{
P  
s=e`}4  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 )3 I~6ar  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 1> v(&;K  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Gx7bV}&PN  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Dm
@h'*  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 zfD@/kU  
6b7c9n Z  
~.tl7wKkR/  
x?UAj8z6  
/1v:eoF;  
应用示例详细内容 eZoAy[  
+7Uv|LZ~@  
仿真&结果 ?n]adS{  
d5>
EvK U  
1. VirtualLab中SLM的仿真 J(G-c5&=  
n$lVmQ6  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 #bJp)&LO  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 zs(P2$  
 为优化计算加入一个旋转平面 74 WKy  
D^QL.Du,  
NQGa=kXeJ  
YQ@2p?4m  
2. 参数：双凸球面透镜 ~ulcLvm:i  
TI}a$I*  

xk  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 [8<0Q_?,  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (wFoI}s  
 参数是对应波长532nm。 )7{r8a  
 透镜材料N-BK7。 i)]f0F  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ]HaX.Z<  
g[R4/]K^$  
(j~T7og  
0x,**6  
7|o!v);uR  
UlWm). b;v  
3. 结果：双凸球面透镜 HOx+umjxW  
&"?99E>  
}$'XV.  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 #K`0b$
  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 M}j[{wW3  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Yi]`"\  
=k*XGbU  
=W;e9 6#  
Go!{@xx>  
'7pzw>E=:  
4. 参数：优化球面透镜 c5|sda{  
v`c;1?=,q  
oB%_yy+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 u(fZ^  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @( \R@
`#  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Yo1]HG(kXB  
 透镜材料同样为N-BK7。 {/(.Bpld  
C0K: ffv;<  
H2oxD$s  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )Fp$ *]|  
3;FV^V'  
SuB8mPn  
ZPY&q&R  
5. 结果：优化的球面透镜 ]kXWeY<  
C=|8C70[%N  
]=%6n@z'  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 #s81k@#X  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ij|>hQC5i  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {NQCe0S+p  
`|Hk+V  
).IyjHY  
,v 2^Ui  
6. 参数：非球面透镜 SB08-G2  
c_C
VZR?  
O_ZYm{T[7  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 r{t6Vv2J  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 zd)QCq  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 K,JK9)T  
!zm;C@}ln  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 UX[s5#  
w[\rS`J  
^-Ygh[x  
K9.Gjw  
f1v4h[)-
  
7. 结果：非球面透镜 ]j>`BK>FE  
Cc*R3vHM6  
fN&uat7  
 生成期望的高帽光束形状。 #AB5}rPEI  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 rjiHP;-t1  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 GB^`A  
P$0c{B4I  
;x2o|#`b  
YvcV801Go  
\y:48zd  
8. 总结 ~@Q]@8Tv\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :\qapFV  
8PH4v\tJEK  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /gl8w-6  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 09anQHa  
|,5|ZpgL  
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。 enZZ+|h  
p/RT*?<