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《衍射光學元件在現(xiàn)代光學成像系統(tǒng)中的應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第35卷第3期2009年9月延邊大學學報(自然科學版)Vol.35No.3JournalofYanbianUniversity(NaturalScience)Sep.2009文章編號:100424353(2009)0320227203衍射光學元件在現(xiàn)代光學成像系統(tǒng)中的應用關(guān)立強,王翠(青島科技大學數(shù)理學院物理系,山東青島266061)摘要:衍射光學元件是利用表面浮雕結(jié)構(gòu)對光波進行調(diào)制的元件.通過對比折射元件分析了衍射元件用于成像系統(tǒng)的特點,如任意相位分布、特殊色散等性質(zhì).探討了衍射光學元件在現(xiàn)代成像系
2、統(tǒng)中的應用優(yōu)勢,它與折射元件相結(jié)合可以實現(xiàn)許多傳統(tǒng)光學系統(tǒng)不能達到的目標.關(guān)鍵詞:衍射;二元光學;成像系統(tǒng)中圖分類號:O439文獻標識碼:AApplicationofDiffractiveOpticalElementsinModernOpticalImagingSystemGUANLi2qiang,WANGCui(DepartmentofPhysics,QingdaoUniversityofScience&Technology,Qingdao266061,China)Abstract:Diffract
3、iveopticalelements(DOEs)modulateopticalwavesbyvirtueofsurfacerelief.Asonekindofimagingelements,thecharactericsofDOEswereanalyzed,suchasrandomphase2distribution,particulardispersion,etc.Thepredominanceofdiffractiveopticalelementsinmodernopticalimagingsys
4、temswasindicated.Takeadvantagebothofgeometricalopticalelementsanddiffractiveopticalelements,hybridopticalsystemcanachievemanygoalsthosecannotbeattainedbytraditionalopticalsystem.Keywords:diffraction;binaryoptics;imagingsystem0引言衍射光學元件(DiffractiveOptical
5、Element,單一,如對光束的整型、分束、聚焦、增反和增透等;成像型元件主要進行成像和校正光學系統(tǒng)像差.在傳統(tǒng)的幾何成像過程中,光的衍射效應被認為是限制光學系統(tǒng)分辨率、影響像質(zhì)的不利因素,長期以來衍射的應用主要在光譜分析方面.DOE)是利用表面浮雕結(jié)構(gòu)對光波進行調(diào)制的一類元件,從光學原理上來說是一種衍射和干涉混合型光學元件.表面浮雕結(jié)構(gòu)的每一個周期或子周期都對光產(chǎn)生衍射作用,同時相鄰周期的衍射光又相互產(chǎn)生干涉作用.它包括全息光學元件(HolographicOpticalElement,HOE)、計算
6、機制全息圖(ComputerGeneratedHolography,CGH)、二元光學元件(BinaryOpticalElement,BOE)、連續(xù)表面浮雕元件(ContinuousSurfaceReliefEle2ment,CSRE)等,按實際應用可分為功能型元件和成像型元件.功能型元件一般實現(xiàn)的功能比較[1]1871年L.Reyleigh開始制作Fresnel波帶板,它是最早出現(xiàn)的衍射光學元件,但在當時條件下由于制作困難和衍射效率低,未得到較大地發(fā)展.1960年激光出現(xiàn)以后,光學全息成像重新活躍起
7、來并得到很大地發(fā)展,為衍射光學元件的發(fā)展開[2]辟了一條新途徑,隨后出現(xiàn)的計算全息、相息圖等[324],奠定了衍射光學元件的設(shè)計理論和方法.20世紀70年代末80年代初,微電子領(lǐng)域在制作技術(shù)方面出現(xiàn)了突飛猛進的發(fā)展,微細加工設(shè)備和工藝不斷進步,使衍射光學元件在制作技術(shù)上成為可能.80年代末由美國MIT林肯實驗室的W.B.Veldkamp領(lǐng)導的研究組首先將制造超大規(guī)模集成電路(VLSI)的光刻技術(shù)引入衍射光學元件的制作中,提出了“二元光學”的概念[5].這種利用光刻技術(shù),在基片表面上刻蝕形成多臺階浮雕結(jié)
8、構(gòu)來逼近連續(xù)面形的衍射光學元件,稱為二元光學元件.二元光學元件的誕生是衍射光學元件發(fā)展過程中具有里程碑意義的事件,它標志著衍射光學元件的發(fā)展進入一個新階段.圖1折射相位向衍射多級相位的轉(zhuǎn)化衍射成像光學元件1衍射成像光學元件同折射透鏡一樣對入射光起到類似的相位變換作用,此即為(2)式的第一項所起的作用.比較(2)式和(3)式,可以得到衍射光學元件相應的焦距,有衍射元件的相位函數(shù)對光的相位變換作用完全等同于它所對應的折射式成像元件的相位變換作用.在設(shè)計衍射光
