[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) Fe=4^.  
应用示例简述 1B1d>V$*  
1. 系统细节 >|iy= Zn%'  
 光源 JfVayI=  
— 高斯激光束 O Z#?  
 组件 Fx@ {]  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 JBwTmOvQ  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 t =*K?'ly  
 探测器 FdSaOod8  
— 视觉感知的仿真 cYp}$  
— 高帽，转换效率，信噪比 'sA&Pm  
 建模/设计 w+MdQ@'5  
— 场追迹： @"~\[z5  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ]Yj>~k:K  
{c J6Lq&  
2. 系统说明 %b*%'#iK  
E$1^}RGT)  
3jI.!xD`  
g@U#Y#b@"  
3. 建模&设计结果 H 0h  
=CVw0'yZ  
不同真实傅里叶透镜的结果： asF-mf;D  
:rj78_
e9  
Q0--.Q=:Y  
x:bYd\ EJ[  
4. 总结 C{ti>'"V  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uqyf3bK  
O-B3@qQ. h  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Wp]EaYt2D  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 OM
.^>=  
F#PJ+W*h  
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。 XgbGC*dQ  
a2 SQ:d  
应用示例详细内容 .( J/*H  
K
F'M4P  
系统参数 G!~BA*
 
0l##M06>  
1. 该应用实例的内容 L!p|RKz9X  
"a g_   
M'HOw)U  
Y]lqtre*Y  
em]K7B=  
2. 仿真任务 gP<_DEd^`  
6Te}"t>  
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。 Y;w]u_  
[v`4OQF/  
3. 参数：准直输入光源 cDx
^}N!  
W<4\4  
v<SEGv-  
l#"alU!<^  
4. 参数：SLM透射函数 8F* WT|]  
Cm4*sN.&)  
uaKB  
5. 由理想系统到实际系统 2tv40(M:<  
sfV.X:ev  
Z C93C7lJ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $imx-H`|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 64lEB>VNm  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Ig<p(G.;}  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `@M4THt  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。  eqR#`  
X W)A~wPBs  
~Hs{(7  
ddP,_.0  
2FzS_\":I  
应用示例详细内容 w#T,g9  
l:eNu}{&  
仿真&结果 CiuN26>  
!d\GD8|4  
1. VirtualLab中SLM的仿真 }/spo3,6  
+][P*/Ek  
 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)。 {9".o,  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ra>`J_  
 为优化计算加入一个旋转平面
,7P^]V1  
lc-|Q#$3$  
:Y>]6  
tTH%YtG  
2. 参数：双凸球面透镜 u`@f~QP0  
zfb _ )  
S=p u  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 l*Ei7 |Z  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ^kvH/Y&  
 参数是对应波长532nm。 5$U>M
 
 透镜材料N-BK7。 %,et$1`g  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ap^=CEf   
od1omYsR  
"PaGDhS  
.4>s2  
&|}IBu:T  
]
?(F'&  
3. 结果：双凸球面透镜 5Kj4!Ai  
lzG;F]  
A.9'pi'[9Q  
 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。 %uVJLz  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ==1/N{{R  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;Ia1L{472m  
Pki4wDCTW  
%:KV2GP  
%D(prA_w  
JjLyV`DJ  
4. 参数：优化球面透镜 $sF#Na4^
 
qYZ7Zt;  
:IVMTdYf  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 }.UI&UZ-  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 9jGuelwN  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 VhFRh,J(T  
 透镜材料同样为N-BK7。 qMES<UL>  
NcBe|qxQ  
$H-D9+8 7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 eD{ @0&
 
<nTmZ-;  
19 wqDIE0  
C6U
Mc} 9h  
5. 结果：优化的球面透镜 '0')6zW5s  
}u_EXP8M  
I.+)sB?5  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 $Cd;0gdv  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 _:X|R#d  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \1mM5r~  
=j+oKGkoCa  
%}MA5 t]o  
} ndvV~*1  
6. 参数：非球面透镜 O {6gNR,*  
(_qBsng:  
NQ!N"C3u  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 s i"`  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 'CX.qxF1;p  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 (Ef2 w['  
w$lfR,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )xvx6?Ah|  
.aismc`=  
r` `iC5Ii  
?[S >&Vq  
AIl$qPKj&  
7. 结果：非球面透镜 u1)TG"+0  
K>R;~ o  
qSoBj&6y  
 生成期望的高帽光束形状。 r($_>TS&"  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 B2G5hbaA  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Krr?`n  
0?F@iB~1F  
oBj>9I;  
h76NR  
Xh0wWU*  
8. 总结 /%uZKGP  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t
}X
B|h  
O
~#uQm  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 J[<pZ [  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 n4vXm
 
N{^>MRK=5  
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。 ,"N3k(g  
^3WIl]