[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) 4A2?Uhpy  
应用示例简述 Qu]z)";7  
1. 系统细节 |
lkNi  
 光源 6CMub0  
— 高斯激光束 q2et|QCru  
 组件 th&[Nt7  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 T"0,r$
3:  
— 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  z~>pVs
  
 探测器 B!\;/Vk  
— 视觉感知的仿真 57g</p  
— 高帽，转换效率，信噪比 cJL'$`gWf  
 建模/设计 :bC40@  
— 场追迹： npNB{J[  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 6A=8+R'`F  
4M^G`WA}t9  
2. 系统说明 *Otg*,\  
S!sqbLrBn  
ZE/o?4k*c1  
^tCd L@$AS  
3. 建模&设计结果 n2IV2^ "  
]hbyELs  
不同真实傅里叶透镜的结果： +fnK/%b  
tT79p.z B  
rQaxr!  
\l@,B +)  
4. 总结 0s>/mh;  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 e@ \p0(  
dS5a  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [V) L  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 RJ$7XCY%`*  

fa<v0vb+  
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。 G2^et$<{uU  
NoJ`6MB  
应用示例详细内容 <dvy"Dx  
Vo"RO$%ow*  
系统参数 qVs\Y3u(  
`3Uj{w/Q:L  
1. 该应用实例的内容 wW%4d  
3yNU$.g  

"1-}A(X  
"hdvHUz  
t2r?N}"P  
2. 仿真任务 L*x[?x;)@  
MX ;J5(Ae  
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。 25&J7\P*  
A<B=f<N3gV  
3. 参数：准直输入光源 "kA*Vc#  
pm6>_Kz  
:Pv*,qHE  
3q?\r` a  
4. 参数：SLM透射函数 ?]4>rl}  
V$uk6#  
STJJU]H  
5. 由理想系统到实际系统 >X51$wBL  
WsDM{1c  
2 6>ZW4Z  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =?-ye!w  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 U5r7j  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 o^V(U~m]  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 s-S}i{Z!  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 )<xypDQ  
yA3wtm/?  
R9!Uo  
hbcuK&  
2"-S<zM  
应用示例详细内容 FPJd|  
`w.AQ?p@  
仿真&结果 7^Yk`Z?|a  
XB[<;*Iz  
1. VirtualLab中SLM的仿真 x+G0J8cW  
1U,1)<z~u  
 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)。 RO3oP1@B  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 VG>vn`x>a  
 为优化计算加入一个旋转平面 5~yNqC  
2z@\R
@F  
fkSwD(  
*;XWLd#  
2. 参数：双凸球面透镜 n\ Hs@.  
@p|$/Z%R,  
A?*o0I  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ZY56\qcY  
 由于对称形状，前后焦距一致。 )=DGdIEt  
 参数是对应波长532nm。 =-o'gL  
 透镜材料N-BK7。 EbZdas!l  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 wI5Yn h  
uZi.HG{<)  
&ciN@nJ|$z  
9V.u-^o&  
JO'>oFv_W  
Vj!
rT <@  
3. 结果：双凸球面透镜 ]LZ`LL'#Y_  
Hp|}~xjn  
j.:h5Y^N  
 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。 J/6`oh?,Q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 i
7LJ&g/)  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 |0z;K:5s
 
!SKV!xH9  
4c+$%pq5  
/Ky__l
!bu  
s[Ur~Wvn  
4. 参数：优化球面透镜 6yy;JQAke  
}!i`0p  
qSx(X!YS  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 J# kl 7
 
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =\t /u  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 c '\SfW<  
 透镜材料同样为N-BK7。 3u33a"nL8  
.4l/_4,s_  
z* <y5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?tg  y|  
*{o UWt  
^JR;epVJ  
tMj1~ R  
5. 结果：优化的球面透镜 BN,>&1I  
_#_ E^!  
!rhk $L  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 2ij# H ;  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 nNmsr=y5  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 A-ZmG7xk  
UMN*]_'+;b  
 st'D
 
=xianQ<lK  
6. 参数：非球面透镜 t_ur&.^SB  
4Tct  
0D~ C 5}/4  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 _DP|-bp D  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 iK_c.b  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Ejq#~Zhr!  
s:y ^_W)d  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 F&;   
;o<m}bGaT  
K^t?gt@k}  
uENdI2EY8y  
]=F8p2w?  
7. 结果：非球面透镜 6yAA~;*5'  

nF)uTk  
TQ9D68 ,  
 生成期望的高帽光束形状。 YH:8<O,{-  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ] q~<=  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 qO`qJ/  
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v$w++3H  
<JI& {1  
_2vd`k  
8. 总结 I]}>|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5 ZfP  
Ps R>V)L  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 sP$Ks#/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 yy(A(}  
+1;'B4  
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。 {b!7 .Cd=  
84&XW