[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) PIdikA  
应用示例简述 A Q'J9  
1. 系统细节 Gn ~6X-l  
 光源 L"o>wYx
 
— 高斯激光束 B9NWW6S  
 组件 ihIVUu-M  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 {L/tst#C  
— 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 |mGFts}0o'  
 探测器 qI#;j%V  
— 视觉感知的仿真 0n;< ge&~R  
— 高帽，转换效率，信噪比 E5I"%9X0H  
 建模/设计 $a ]_w.@  
— 场追迹： +l9!Fl{MK\  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 amOnqH-(  
4KIRHnaj  
2. 系统说明 SYCEQ5 -  
AiEd!u.  
2jR r,Nl  
psg)*'r  
3. 建模&设计结果 [AYOYENp-  
=g9*UzA"O  
不同真实傅里叶透镜的结果： g#Sl
%Y  
i rU 6D  
q7_ m&-0)  
a yCY~=i  
4. 总结 WST8SEzJ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lI*o@wQg  
5,_u/5Y4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 UNom-  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 b:lP%|7  
Qd
L`|  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 &PYK8}pBk3  
W6?pswQ  
应用示例详细内容
S?{#r  
*AO,
^R&e.  
系统参数 2R;}y7{  
qf!p 9@4F[  
1. 该应用实例的内容 p"n$!ilbm  
tzZ`2pSh  
:S<f?* }:  
/fZeWU0W  
0ZZZoPo  
2. 仿真任务 ^@3sT,M,S  
'p>Ra/4  
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。 +jS|2d  
q8/MMKCbX  
3. 参数：准直输入光源 =G7m)!  
nuk*.Su  
AgS7J(^&3  
=Je[c,&j$?  
4. 参数：SLM透射函数 ';3{T:I  
dIN$)?aB0  
_FpTFf
B  
5. 由理想系统到实际系统 coW:DFX  
B8": 2HrW$  
(gP)%  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 R=gb'  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 l`oZ)?ur  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 QRHu3w  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >/l? g5{  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 )'l:K.F  
O(fM?4w  
"iy  
qTdheX/  
RL!Oi|8  
应用示例详细内容 &"yx<&c}  
tScPa,(  
仿真&结果 #M9~L[nFS  
39:bzUIF  
1. VirtualLab中SLM的仿真 OLyf8&AU@  
$xzAv{  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。
]Lf{Jboo  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 7m4ao
K  
 为优化计算加入一个旋转平面 eD,.~Y#?=  
GeyvId03H  
]{3)^axW;  
}AB,8n`  
2. 参数：双凸球面透镜 f(/lLgI(  
Cn,d?
H  
r)y=lAyF>  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 nV"~-On  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ns9U/:L  
 参数是对应波长532nm。 kZR8a(4D  
 透镜材料N-BK7。 O#ai)e_uQk  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ck:T,F{}  
6a[}'/  
6HT;#Znn  
{m4b(t`xw  
s^Y"'`+  
:ci5r;^  
3. 结果：双凸球面透镜 x-$&g*<  
|n2q
VR,  
%Qmn-uZ  
 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。 IHB}`e|  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 z>LUH  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Si_ _8D  
ni.cTOSx  
(up~[  
9B{k , 1  
\nXtH}9ZF  
4. 参数：优化球面透镜 ?4+9fE<Q  
umjt]Gu[  
2GP=&K/A  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 gqZ'$7So  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 U>YAdrx2a  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 :*I#n  
 透镜材料同样为N-BK7。 ,c;Kzp>e  
9Vg?{v!yn  
S=MEG+Ad  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 BL0 {HV!  
t)~"4]{*}D  
Lf16j*}-Q  
Zq^At+8+  
5. 结果：优化的球面透镜 *1uKr9  
o)h_H;  
CuFSeRe  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 '.on)Zd.  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 U_Vs.M.p  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 MX$0Op  
ZT'`hK_up  
}u\])I3  
)Q=_0;#;k  
6. 参数：非球面透镜 ,kiv>{  
(uXL^oja  
<NR#Y%}-V  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @:j}Jmg  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 0pK=o"^?@  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 -z-C*%~  
Hkk/xNP  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 N nRD|A  
iJ-23_D  
]3x?  
@'w"R/,n-@  
w^?>e;/\  
7. 结果：非球面透镜 ~Y`ldL  
)mg:_K  
"7 4-4  
 生成期望的高帽光束形状。 A0/"&Ag]  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 h`]I
y  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 xR-%L  
v:f}XK<  
n D0K).=Q  
?h3Y)5xT  
,g%0`SO  
8. 总结 $ZUdT  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HU1h8E$-  
O(#)m>A  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #pT"BSz]  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 c'^?/$H|  
fX(3H1$"  
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。 ]}Mj)J"m  
(iBNZ7sJ