[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) D>psh-,1  
应用示例简述 V]+o)A
$  
1. 系统细节 Kc%tnVyGh:  
 光源 [_B+DD=}  
— 高斯激光束 c_R)P,P  
 组件 Lw!?T(SK  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 1v>  
— 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 L#83f]vG  
 探测器 Wm];pqN  
— 视觉感知的仿真 K7)j  
— 高帽，转换效率，信噪比 fRZUY<t  
 建模/设计 ?{y
:s!!  
— 场追迹： >u'/$k  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Ah(\%35&  
%4QoF  
2. 系统说明 GGFar\ EzW  
COxZ
Q  
p,M3#^ q  
p~v2XdR  
3. 建模&设计结果 AH"g^ gw~T  
PPuXas?i  
不同真实傅里叶透镜的结果： I,?Fqg'sq  
bCJ<=X,g`K  
(cPeee%Q  
c,b`N0dOKL  
4. 总结 +9=@E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6qz!M  
?qq!%4mTB  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 jQH5$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 X_^_r{  
="'rH.n #  
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。 eG[umv
.9b  
~@)-qV^~  
应用示例详细内容 nr<}Hc
^f-  
l^!0|/Vw  
系统参数 es*_Oo1  
/ h2*$  
1. 该应用实例的内容 -KJ}.q>upq  
P?WT)C2)u  
!."%M^J  
'&_y*"/c  
\'}/&PCkr  
2. 仿真任务 A{{q'zb!  
a!hI${Xn  
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。 
TnMVHO-  
;|;h9
"  
3. 参数：准直输入光源 FrAqTz  
`E4!u=%  
eEg1-  
HNkZ1+P {  
4. 参数：SLM透射函数 '<{oYXZW3  
I;kUG_c(4  
$2 +$,:  
5. 由理想系统到实际系统 .zSimEOF  
jl 30\M7  
5{!a+  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 #1,>Qnl  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 [][:/~q!  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Y9
I #Q  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Ztpm_P6  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Xdp`Z'g  
qMW%$L\HA  
!Xv2PdP  
`Q(]AGI2  
L(!!7B_,  
应用示例详细内容 7zJh;f/  
xTksF?u)  
仿真&结果 @88
z{  
4E>/*F!  
1. VirtualLab中SLM的仿真 fjK]m.w  
"k_n+cH%  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Ep,0Z*j  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 )2<B$p  
 为优化计算加入一个旋转平面 A aF5`  
Zc' >}X[G  
BF1O|Q|d6  
lJz?QI1  
2. 参数：双凸球面透镜 T$N08aju#  
8ZDqqz^C0  
-<}>YtB Q  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :.'T+LI  
 由于对称形状，前后焦距一致。 G~iYF(:&  
 参数是对应波长532nm。 >I8hFtAM  
 透镜材料N-BK7。 `Hp.%G(  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 xjn8)C  
f)s_e  
,j(p}t  
r#6l?+W ;  
pg& ]F  
lj SR?:\  
3. 结果：双凸球面透镜 5 1CU@1Ie  
$et :  
r1az=$  
 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。 Xw}Y!;<IEu  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 (a)@<RF`Q}  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 *O}'2Ht6\  
HV.|Eh_7  
tx&U"]  
Mpl,}Q!c  

\qd)l  
4. 参数：优化球面透镜 .T$9Q Ar5  
9{^B Tc  
)]>Y*<s }  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 %_J/&{6G  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $j4?'-i=e  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 <"|<)BGeI  
 透镜材料同样为N-BK7。 4uAb LSh9  
F~@1n,[  
~9/nx|%D  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 vJjj+:  
*y\tnsU  
0&L0j$&h  
^{sI'l~  
5. 结果：优化的球面透镜 |u@>[*k'=  
[j+0EVwB  
Y;5^w=V  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 @j8L{FGnN  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 E_I6  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 q@"4Rbu6  
}lvP|6Y: y  
E|A_|FS&%  
AJ1$$c  
6. 参数：非球面透镜 Yw1q2jT  
{ZYCnS&?CL  
h|>n3-k|p  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 laL4ez  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 eMd1%/[  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 DmpJzHj|  
j9fL0$+FI  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ['YRY B  
`DY4d$!4  
uH;^>`DT  
}sNZQ89V*v  
W)P_t"'@L  
7. 结果：非球面透镜 |;1:$E"  
c+M@{EbuN  
 ]mU*Y:<  
 生成期望的高帽光束形状。 a}]@o"  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^?VT y5yp  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 qpH-P8V   
w`Aw+[24  
<6@NgSFz'  
rG%_O$_dO  
2&f=4b`Z  
8. 总结 !g:G{b  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }pZnWK+  
^?0,G>I
%-  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [GT1,(}. Z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 mZ&Mj.0+~  
]6 7wk  
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。 83(P_Y:  
, &f20o