前言 GA}^Rh`T-
#wiP{+%b 通常激光光強(qiáng)分布呈高斯型,而在許多實(shí)際應(yīng)用中,需要將光強(qiáng)分布加以轉(zhuǎn)換,即光束整形,如呈平頂狀和環(huán)狀等。以往人們多用計(jì)算全息法實(shí)現(xiàn)環(huán)形分布,但衍射效率低,難于推廣。近年來人們開始研究二元光學(xué)元件(BOE)在光束整形方面的作用。二元光學(xué)元件是在計(jì)算機(jī)制全息圖和相息圖研究發(fā)展的基礎(chǔ)上,利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和微電子加工技術(shù)研制成的一種高效率的新型光學(xué)元件。由于它能靈活控制波前,因此在光束整形方面有著廣泛的應(yīng)用前景。 +cH(nZ*f 二元光學(xué)的優(yōu)點(diǎn)——高衍射效率;獨(dú)特的色散性能;更多的設(shè)計(jì)自由度;寬廣的材料選擇;獨(dú)特的光學(xué)功能。 ii9/ UtIQ
`p|vutk)U 2&URIQg*J 圖1表面進(jìn)行劃分從而形成一個二元光學(xué)元件 xrnH=>.;m
二元光學(xué)器件分為主階次和帶有幾個次階次的連續(xù)界面。在二元光學(xué)中,每個主階次上的次階次數(shù)目通常設(shè)置為2、4、8等。GLAD中產(chǎn)生二元光學(xué)元件命令如下所示: o |iLBh$) binary/lens/surface kbeam xrad yrad level nlevels w%n]~w=8 int2phase/two kbeam1 kbeam2 [2.*pi*(rindex-1)/lambda] n<*]`do,w binary/lens/phasescreen ibeams rindex xrad yrad level nlevels CF_!{X_k} binary/lens/residual ibeams rindex xrad yrad level nlevels /)TEx}wk binary/surface kbeam level nlevels $(=1A>40 這些命令執(zhí)行的是產(chǎn)生二元光學(xué)的光柵和透鏡,其二元光學(xué)表面可以由binary/surface 命令產(chǎn)生,并直接或者間接依靠 int2phase、int2waves、sfocus起著相位屏的作用。二元光學(xué)表面可以圖示為plot的強(qiáng)度項(xiàng)。 k;7.qhe: binary/surface 命令能夠?qū)⑷我夥植嫉墓鈭鲛D(zhuǎn)化為二元光學(xué)器件的面形。 Y_sVe 1}*;
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R 二元光柵表面計(jì)算: Am4(WXVQ 這里舉一個二元光柵的例子,它是由二元表面組成,然后對其執(zhí)行“sfocus”命令。表面通過具有一定高度的強(qiáng)度表現(xiàn)出來,高度的單位為厘米,表面的高度可以通過任意一個常規(guī)的強(qiáng)度出圖命令顯示出來。“sfocus”命令將表面的高度作為一個相位差引入,然后乘以α = n – 1,傳輸距離為z,將其設(shè)定為1!皊focus”命令還包括了2π ⁄ λ這一項(xiàng)。次級數(shù)量分別為2,4,8和16,在這樣的單位下,16個次級分辨率不好,但是表面卻可以以一個近似光滑的分布顯示出來。 +r_[Tj|Er
hh&y2#Io pa-4|)qY 7!;/w;C 二元透鏡計(jì)算: -+|[0hpw 下面(a)(b)圖為一個半徑為100的正透鏡,焦距為200 cm。透鏡的凈孔徑為0.225 cm,設(shè)計(jì)波長為0.6328 um。遠(yuǎn)場中的峰值強(qiáng)度顯示在子級階數(shù)上,顯示出與光柵相似的漸近行為。(c)(d)圖說明了一個與上面正透鏡相似的負(fù)透鏡,在虛擬焦距處,遠(yuǎn)場位于透鏡后面100厘米處。 G-
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He3zV\X[Z 下圖展示一個正負(fù)組合二元透鏡,其等圓柱形焦距為正負(fù)200 cm。并可利用可分離傳播和轉(zhuǎn)置步驟得到遠(yuǎn)場分布。 pSFWNWQ'B
f*Js= hvO Al}PJz\ 正負(fù)組合透鏡,兩層和四層