[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) RI w6i?/I  
应用示例简述 jjBcoQU$o  
1. 系统细节 nQK@Uy5Yr  
 光源 8F($RnP3  
— 高斯激光束 Iu|G*~\  
 组件 gJi11^PK  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 -`wGF#}y(=  
— 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 CvmZW$5Yo  
 探测器 |[D~7|?  
— 视觉感知的仿真 w
3Aq[1U0  
— 高帽，转换效率，信噪比 9bgKu6-X  
 建模/设计 [UNfft=K3P  
— 场追迹： mmY~V:,Kd  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ~cSC-|$^&  
@A!Ef=R  
2. 系统说明 %#Wg>6  
vq$%Ug/B  
1mOZ\L!m*  
OTtSMO  
3. 建模&设计结果 6v GcM3M  
NF0IF#;a  
不同真实傅里叶透镜的结果： xp/u, q  
H:U1#bQQ:  
R8EDJ2u#  
@SPmb o  
4. 总结 W#e:rz8=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 L3Ry#uw  
T7m rOp  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )ty *_@N0  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;Iw'TF   
&gF{<$$  
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。 +x G]
(?  
)_+"  
应用示例详细内容 v7O{8K+  
[KWF7GQi  
系统参数 [lS'GszA  
aEXV^5;,pJ  
1. 该应用实例的内容 tRbZ^5x\@  
i/O!bq[o  
)%X\5]w`  
)~d2`1zGS  
,~K_rNNZ  
2. 仿真任务 W$gSpZ_7  
j])iyn~-Ke  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 <n }=zu  
RfN5X}&A  
3. 参数：准直输入光源 HLYM(Pz  
\Zoo9Wy  
NXeo&+F  
SKLQAE5  
4. 参数：SLM透射函数 fhH* R*4  
2:p2u1Q O  
b${Kj3(  
5. 由理想系统到实际系统 pe,c  
DX$`\PA  
I_pA)P*Q(6  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 uO[4 WZ  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 BD4.sd+H,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Q2rZMK  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 = 1}-]ctVn  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /f%u_ 8pV%  
9D<^)ShY  
9\Xl3j!  
M?nnpO  
'2# 0UdG  
应用示例详细内容 Y%=A>~s*c:  
JAB]kNvI  
仿真&结果 5I&^n0h|&  
pQVi&(M  
1. VirtualLab中SLM的仿真 n1sH`C[c  
X]1ep  
 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)。 "A/kL@-C  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 zZiB`%  
 为优化计算加入一个旋转平面 {'!D2y.7g  
)@K|Co  
r<|\4zIo/  
jC\R8_  
2. 参数：双凸球面透镜 -w@fd]g  
/itO xrA  
ZgXh[UHQy  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 n53}79Uiz  
 由于对称形状，前后焦距一致。 b7>;UX  
 参数是对应波长532nm。 xE6y9"}!h  
 透镜材料N-BK7。 yY"%6k,ZB  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 <K97eAcW  
wfZ'T#1  
X&p-Ge1>z  
RMi 2Ip  
pp{);  
xxV{1, H2  
3. 结果：双凸球面透镜 [ B (lJz  
U{O\  
Q?Nzt;)!.  
 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。 Q z/pz_}  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 1qQgAhoY  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Z].>U!7W  
 (K?[gI  
CZa9hsM  
G2jEwi  
\2+xMv)8  
4. 参数：优化球面透镜 d3{Zhn@  
Y]Fq)-  
$ o t"Du  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 NK4ven7/  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 C#r`oZS1  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 T\WNT#My  
 透镜材料同样为N-BK7。
3oKqj>  
Fza)dJ7  
n!N;WL3k  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 UfkRY<H  
9m'[52{o  
w{r->Phe  
Tbwq_3fK  
5. 结果：优化的球面透镜 pDKJLa  
E""/dC:B  
z$<6;2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _*;cwMne-  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 We4 FR4`  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 q%y_<Fw#E  
Ke/P[fo  
rxz3Mqg  
+<q^[<pS  
6. 参数：非球面透镜 )RkU='lB "  
C )I"yeS.  
pUwX cy<n  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 f,-|"_5;   
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 #k"[TCQ>  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Zk/NO^1b  
1uH\Bn]p?  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 KW;xlJz(j  
/9yiMmr5W  
UMX+h])#N  
q#778  
tFSdi.|G=  
7. 结果：非球面透镜 K;97/"  
y$&a(S]  
.kYzB.3@]  
 生成期望的高帽光束形状。 q+:(@w6  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 FlgB-qR]<n  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 FvNO*'xP  
'LOqGpmVc  
C0fA3y72
 
!'gz&3B~h  
Nb8<8O ^  
8. 总结 czb%%:EJs|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 b{ozt\:M  
?dmMGm0T9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 YH[_0!JY^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 O}`01A!u;  
4l1=l#\S  
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。 Gzfb|9,q  
v\k,,sI