[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) &]gw[ `  
应用示例简述 -`FPR4;  
1. 系统细节 6 <JiHVP7  
 光源 ZSj^\JU  
— 高斯激光束 SsiKuoxk  
 组件 o:u *E  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ,>X +tEgR  
— 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 g6:S"Em  
 探测器 0\f3La  
— 视觉感知的仿真 qSh^|;2?R  
— 高帽，转换效率，信噪比 V3&_ST  
 建模/设计 ;C=C`$Q  
— 场追迹： hO3>Gl5<  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 #Aox$[|@  
VmM?KlC  
2. 系统说明 !\.%^LK1  
*C*n(the  
{]1+01vI-  
{S4^;Va1  
3. 建模&设计结果 Y>*{(QD  
sFaboI  
不同真实傅里叶透镜的结果： &UtsI@Mu  
tPh``o  
CO!K[q#  
)0Av:
eF-+  
4. 总结 ,B]kX/W  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 j#e^PK <  
[UN`~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _MfXN$I?}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SS;[{u!  
K@u\^6419  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 dx{ZG'@aH  
:=u Ku'~  
应用示例详细内容 Qzbelt@Wx  
KTX;x2r  
系统参数 s,UccA@  
9l9h*Pgt  
1. 该应用实例的内容 [ix45xu7  
M$j]VZ  
ajFSbi)l  
S~auwY,<  
S'"(zc3=  
2. 仿真任务 7XLz Ewa  
5yO%|)  
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。 QF 2Eg  
sr(f
9Vl  
3. 参数：准直输入光源 C"w>U  
,<]X0;~oB  
|ho|Kl `=  
ao>`[-  
4. 参数：SLM透射函数 K1c@]]y)  
<a_Q1 l  
Y'6GY*dL  
5. 由理想系统到实际系统 *gHGi(U(U  
OEc$ro=m*  
G 
@ib  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 p7y8/m\6  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 'LY.7cW  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 tm27J8wPzV  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。   ?Y4$  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 RM2<%$  
@?,iy?BSG  
"_Wv,CYmNr  
XBi}hT  
'{9nQDgT  
应用示例详细内容 4f+R}Ee7  
9Tbi_6[  
仿真&结果 \ UCOe  
6{/HNEI*1  
1. VirtualLab中SLM的仿真 -ZXC^zt  
/$v0Rq9  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 5AV5`<r.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 m4FT^^3yE  
 为优化计算加入一个旋转平面 OmO/x  
5e^t;  
bnS"@^M  
E;7vGGf]  
2. 参数：双凸球面透镜 D;%(Z!  
at_~b Ox6X  
XI#1)  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~3YN;St-  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Y0`=h"g  
 参数是对应波长532nm。 R{zAs?j  
 透镜材料N-BK7。 =<nx[J  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 w#EP`aM2$=  
dq$H^BB+>  
+AVYypql8K  
L[4Su;D  
8sm8L\-  
ZuV/!9qU  
3. 结果：双凸球面透镜 FM\yf]'  
59eq"08  
04eE\%?  
 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。 ^_dYE]t  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 7}+U;0,)  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &m
@~R|  
+r0ItqkM  
3\J-=U  
x[]}Jf{t  
$GI2rzh  
4. 参数：优化球面透镜 sB|>\O#-
 
iQryX(z  
hq}kAv4B=  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _=ani9E]uF  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +S!gS|8P  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 QH:PClW![  
 透镜材料同样为N-BK7。 .<Y7,9;YEF  
rdK=f<I]  
VFUuG3p)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |)4Fe/!cJ  
{%Mt-Gm'd  
SyHS9>  
&_mOw.  
5. 结果：优化的球面透镜 3<:(Eda}  
5r#0/1ym!  
3f;W+^NY  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -[\+~aDH,  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 \^7D%a=;C  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Gn}G$uk61  
^HpUbZpat)  
{9(#X]'  
pwq a/Yi  
6. 参数：非球面透镜 G&P[n8Z$  
n)]]g3y2  
!L..I2'  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 RzPqtN  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 
&j4 1<A  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 >fCz,.L  
N_AAhD  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 AcF6p)@_  
ivy+e-)  
ANuIPF4NxP  
$LxfdSa  
qo2/?
]  
7. 结果：非球面透镜 07L >@Gf  
Cx
yL'k  
=uM2l  
 生成期望的高帽光束形状。 OMaG*fb=  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 AF-4b*oB  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 xiv1y4(%  
-)S(eqq1  
1: cD\  
Yv="oG!xL  
@EPO\\C"f  
8. 总结 (_2;}eg  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Yo`#G-]  
mGf@J6wGz  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3vs;ZBM  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^SdorPOq&  
!'E{D`A9  
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。 Dwvd  
<+0TN]?