多层衍射光学元件设计原理与衍射效率的研究

裴雪丹; 崔庆丰; 冷家开; 董辉

光子学报, 2009, 38 (5): 1126, 网络出版: 2010-05-10

多层衍射光学元件设计原理与衍射效率的研究

Design and Diffraction Efficiency of a Multi-Layer Diffractive Optical Element

论文大纲

裴雪丹 ^*崔庆丰冷家开董辉

作者单位

长春理工大学光电工程学院，长春 130022

摘要

叙述了多层衍射光学元件的设计原理.通过对多层衍射光学元件结构、位相延迟表达式、材料选择匹配的研究，使得优化最大光栅高度后的多层衍射光学元件能够实现大幅度提高宽光谱范围内衍射效率的作用.其衍射效率在从g谱线（435.834 3 nm）到C谱线（656.272 5 nm）的可见光范围内的任何波长上的理论衍射效率均在99％以上，带宽积分平均衍射效率为99.7％，能够满足高质量成像光学系统应用的需要，并利用该元件设计了长焦距复消色差物镜.

Abstract

The design principle,structure,phase expression and material choice of a multi-layer DOE (Diffractive Optical Element)were analyzed.The diffraction efficiency of a multi-layer DOE can be greater than 99% in 0.435 8～0.656 3 μm visual waveband after optimizing the maximal grating depth，and its bandwidth integral diffraction efficiency is 99.7％.So a multi-layer DOE can improve the diffraction efficiency in wide waveband and was the same with a high imaging quality optical system.A long focal-length apochromatic objective lens was simulated using a multi-layer DOE by optical design software.

参考文献

[1] 于斌,彭翔,牛憨笨.二元光学双波段红外成像光谱仪［J］.光子学报，2005,34(1)：63-65.

YU Bin，PENG Xiang，NIU Han-ben.Binary optic dual-band infrared imaging spectrometer［J］.Acta Photonica Sinica,2005,34(1)：63-65.

[2] 谭峭峰，严瑛白，金国藩.光谱色散匀滑技术与衍射光学器件联用性能的空间频谱分析［J］.光子学报，2006,35(9)：1384-1387.

TAN Qiao-feng，YAN Ying-bai，JIN Guo-fan.Spatial frequency analysis of beam smoothing performance realized by the diffractive optical element and the smoothing by spectral dispersion technique［J］.Acta Photonica Sinica,2006,35(9)：1384-1387.

[3] 吕银环，王汝笠，柴震海.基于衍射光学元件色散特征的三维建模系统［J］.光子学报，2004,33(9)：1144-1147.

Lv Yin-huan，WANG Ru-li，CHAI Zhen-hai.3-dimensional modeling system based on the chromatic dispersion characteristic of diffractive optical element［J］.Acta Photonica Sinica，2004,33(9)：1144-1147.

[4] 张云翠，孙强，卢振武.凝视型长波红外折衍混合光学成像系统设计［J］.光子学报，2007,36(7)：1257-1259.

ZHANG Yun-cui，SUN Qiang，LU Zhen-wu.Design of diffractive／refractive LWIR staring imaging system［J］.Acta Photonica Sinica，2007,36(7)：1257-1259.

[5] 中井武彦，小川秀树.积层型回折光学素子の研究と光学系への使用方法［J］.日本写真学会志，2002，65（3）：180-185.

[6] ANDREW Wood,MANE-SI Laure Lee,SIMONE Cassette.Infrared hybrid optics with high broadband efficiency［C］.SPIE， 58740G：1-12.

[7] 白剑，马韬，沈亦兵，等.多层衍射光学元件的特性分析［J］.红外与激光工程，2006，35：44-47.

BAI Jian，MA Tao，SHEN Yi-bing，et al.Characteristic ananlysis of multi-layer diffractive elements［J］.Infrared and Laser Engineering，2006，35：44-47.

[8] 马韬，沈亦兵，杨国光.利用多层表面微结构提高DOE宽波段衍射效率［C］.2006年全国光电技术学术交流会会议论文集（F），2006：233-239.

MA Tao，SHEN Yi-bing，YANG Guo-guang.Improving diffraction efficiency of DOE in wide waveband application by multilayer micro-structure［C］.The 2006 National Photoelectricity Technology Conference（F），2006：233-239.

[9] 范长江,王肇圻,吴环宝,等.红外双波段双层谐衍射光学系统设计［J］.光学学报,2007,7（27）：1266-1270.

FAN Chang-jiang，WANG Zhao-qi,WU Huan-bao，et al.The design of infrared dual-band double-layer harmonic diffractive optical system［J］.Acta Optica Sinca，2007，7（27）：1266-1270.

[10] NAKAI T,OGAWA H.Research on multi-layer diffractive optical elements and their application to camera lenses［J］.Optical Society of America，2002.

[11] 崔庆丰.折衍射混合光学系统的研究［D］.博士学位论文.长春：中国科学院长春光学精密机械研究所，1996.33-34.

[12] 孙强,卢振武,王肇圻.谐衍射/折射双波段光学系统设计［J］.光学学报，2004，24（6）：830-833.

SUN Qiang，LU Zhen-wu，WANG Zhao-qi.The dual band design of harmonic diffractive/refractive optics system［J］.Acta Optica Sinca，2004，24（6）：830-833.

[13] 崔庆丰，匡裕光.混合复消色差透镜组的设计原理［J］.光学学报，1995，15（4）：499-503.

CUI Qing-feng，KUANG Yu-guang.Design principles of hybrid apochromats［J］.Acta Optica Sinca，1995，15（4）：499-503.

[14] 崔庆丰，高士平，匡宇光.高分辨率成像二元光学系统的研制与实验结果［J］.光学精密工程，1997，5（5）：17-20.

CUI Qing-feng，GAO Shi-ping，KUANG Yu-guang.Design，fabrication and experiment of a hybrid diffractive –refractive binary optical system［J］.Optics and Precision Engineering，1997，5（5）：17-20.

[15] 赵丽萍，邬敏贤，金国藩.折衍射混合单透镜的色球差校正研究［J］.光学学报，1998，5（15）：621-626.

ZHAO Li-ping，WU Min-xian，JIN Guo-fan.Spherochromatism correction of a hybrid refraction-diffractive singlet［J］.Acta Optica Sinca，1998，5（15）：621-626.

[16] . Effects of diffraction efficiency on the modulation transfer function of diffractive lenses[J]. Applied Optics, 1992, 31(22): 4389-4396.

裴雪丹, 崔庆丰, 冷家开, 董辉. 多层衍射光学元件设计原理与衍射效率的研究[J]. 光子学报, 2009, 38(5): 1126. PEI Xue-dan, CUI Qing-feng, LENG Jia-kai, DONG Hui. Design and Diffraction Efficiency of a Multi-Layer Diffractive Optical Element[J]. ACTA PHOTONICA SINICA, 2009, 38(5): 1126.

多层衍射光学元件设计原理与衍射效率的研究

关于本站 Cookie 的使用提示

全站搜索

多层衍射光学元件设计原理与衍射效率的研究

相关论文

相关资讯

关于本站 Cookie 的使用提示

全站搜索