[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) _!vuDv%  
应用示例简述 +r"fv*g"  
1. 系统细节 h^H)p`[Gme  
 光源 Fkqw#s(T  
— 高斯激光束 'OhGS
s|  
 组件 >^@~}]L  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !a%_A^t7  
— 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 7/=r-  
 探测器 UY\E uA9  
— 视觉感知的仿真 D#>d+X$  
— 高帽，转换效率，信噪比 (r.y   
 建模/设计 &$pQ Jf  
— 场追迹： 77]Fp(uI  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 d<cQYI4V  
T%TO?[cN  
2. 系统说明 3P'Wk|j  

y]k{u\2
A  
r/+~4W5  
|t58n{V.O  
3. 建模&设计结果 @C~gU@F  
i Hcy,PBD  
不同真实傅里叶透镜的结果： ]*rK;  
Jjx1`S*i  
F'@[b   
N
71%l  
4. 总结 S;!7/z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 I<&)P#"  
Z7MGBwP(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 kKVNE hTp  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ph7]*W-  
DL '{ rK  
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。 ~
#rmw6y  
_6sSS\  
应用示例详细内容 YipL_&-  
(=Lx9-u  
系统参数 ML1/1GK*i+  
/ \k\HK8  
1. 该应用实例的内容 ?*f2P T?`  
n--s[Kdo8  
)f`oCXh  
/yO0Z1G  
ZlL]AD@  
2. 仿真任务 Z~g7^,-t  
io$fL_R=  
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。 HAcC& s8  
P[gYENQ   
3. 参数：准直输入光源 8/CK(G  
 }}d,xI  
]RI+:f  
KN\tRE  
4. 参数：SLM透射函数 p}a0z?  
zW; sr.  
K|wB0TiXP  
5. 由理想系统到实际系统 C.VU"= -  
kfs[*ku  
1n>(CwLG"  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 'iEu1! t\0  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 yRldPk_  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 v6'k`HnK  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 J@(69&  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 1>_2 =^[  
G@6F<L~$1  
&jE@i#  
N?mQ50o~C  
yH',vC.  
应用示例详细内容 p) m0\  
/qPhptV  
仿真&结果 y9Q.TL>=[  
t$ 3/ZTx  
1. VirtualLab中SLM的仿真 m}sh(W5\  
,-5|qko=  
 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)。 Gxh1wqLR  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 7SJtW`~  
 为优化计算加入一个旋转平面 :z%q09.)  
ee .,D  
\) g?mj^  
a/lTQj]A  
2. 参数：双凸球面透镜 t'bhA20Z\  
*f3?0w  
mBg$eiGTB  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ;a~ e  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ")eY{C  
 参数是对应波长532nm。 h%>yErs  
 透镜材料N-BK7。 G57c 8}\4  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 C;XhnqWv+l  
'DtC=  

$3^Cp_p6  
yuq2)  
a3SBEkC  
Yp;?Zq9  
3. 结果：双凸球面透镜 em?Q4t  
u\o~'Jz  
2 UPG8]  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 d2X?^  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 w'a3=_nW  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 t`E e/L%  
^.@F1k  
U'0e<IcY  
6=g! Hs{  
sc$I,|d2  
4. 参数：优化球面透镜 ugS  
I)q"M]~  
;><m[l6  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 j},3@TFh  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 #]@|mf q  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 /G= ?E]^  
 透镜材料同样为N-BK7。 X v$"B-j  
-nDY3$U/  
WM9z~z'2a  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 OzAxnd\.N  
tYMPqP,1.  
#X qnH  
V$3`y=8  
5. 结果：优化的球面透镜 `zsooA Gt  
(0^ZZe`#j  
c]R27r E  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 3U%kf<m=  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 |X;|=
.  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 nt$q< 57  
V{n7KhN~Y!  
%{&,5|8  
-|
4 Oq  
6. 参数：非球面透镜 W}@IUCRs  
3>mAZZL5[  
'+7"dHLC;  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 #M@~8dAH}M  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ;Pe=cc"@  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 +P%k@w#<Z  
}Dx.;0*:  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 T}59m;I  
) (0=w4  
^o4](l  
;2[),k  
OxN[w|2\4  
7. 结果：非球面透镜 H`1q8}m  
`\J,%J  
Y-lTPR<Eq  
 生成期望的高帽光束形状。 l"/E,X  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 -quJX;~  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 q1Mt5O}  
*U +<Hv`C  
B_ bZ
a  
:Q8*MJ3&V  
~bsdy2&/q  
8. 总结 0X5b32  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 UjS+Ddp  
R5&<\RI0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 iP6?[pl8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [ps4i_  
d|>/eb.R  
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。 \}W !  
jXPbj.