前言 7J [s5'~| rls\3R(jt 通常
激光光强分布呈高斯型,而在许多实际应用中,需要将光强分布加以转换,即
光束整形,如呈平顶状和环状等。以往人们多用计算全息法实现环形分布,但
衍射效率低,难于推广。近年来人们开始研究二元
光学元件(BOE)在光束整形方面的作用。二元光学元件是在计算机制全息图和相息图研究发展的基础上,利用计算机设计和微
电子加工技术研制成的一种高效率的新型光学元件。由于它能灵活控制波前,因此在光束整形方面有着广泛的应用前景。
4elA<< 二元光学的优点——高衍射效率;独特的色散性能;更多的设计自由度;宽广的
材料选择;独特的光学功能。
r"_SL!,^ Z?j4WJy-[ 图1表面进行划分从而形成一个二元光学元件 v|@1W Uc,g
Kp?j\67S 二元光学器件分为主阶次和带有几个次阶次的连续界面。在二元光学中,每个主阶次上的次阶次数目通常设置为2、4、8等。GLAD中产生二元光学元件命令如下所示:
5sI9GC binary/lens/surface kbeam xrad yrad level nlevels
rJUXIV>z int2phase/two kbeam1 kbeam2 [2.*pi*(rindex-1)/lambda]
Io\tZXB binary/lens/phasescreen ibeams rindex xrad yrad level nlevels
CaqqH`/E4 binary/lens/residual ibeams rindex xrad yrad level nlevels
i;I!Jc_b' binary/surface kbeam level nlevels
+_v#V9? 这些命令执行的是产生二元光学的
光栅和
透镜,其二元光学表面可以由binary/surface 命令产生,并直接或者间接依靠 int2phase、int2waves、sfocus起着相位屏的作用。二元光学表面可以图示为plot的强度项。
v/z~ j binary/surface 命令能够将任意分布的光场转化为二元光学器件的面形。
1ILAUtf)
O#3PUuE%d {1m.d;(1 二元光栅表面计算:
'RzzLk|$ 这里举一个二元光栅的例子,它是由二元表面组成,然后对其执行“sfocus”命令。表面通过具有一定高度的强度表现出来,高度的单位为厘米,表面的高度可以通过任意一个常规的强度出图命令显示出来。“sfocus”命令将表面的高度作为一个相位差引入,然后乘以α = n – 1,传输距离为z,将其设定为1。“sfocus”命令还包括了2π ⁄ λ这一项。次级数量分别为2,4,8和16,在这样的单位下,16个次级分辨率不好,但是表面却可以以一个近似光滑的分布显示出来。
}/g1s71 _(0GAz%9 !lk9U^wnd D9;s% 二元透镜计算:
st-I7K\v 下面(a)(b)图为一个半径为100的正透镜,
焦距为200 cm。透镜的净孔径为0.225 cm,设计
波长为0.6328 um。远场中的峰值强度显示在子级阶数上,显示出与光栅相似的渐近行为。(c)(d)图说明了一个与上面正透镜相似的负透镜,在虚拟焦距处,远场位于透镜后面100厘米处。
M$MFUGS' SnFAv7_
q:-1ul E%vT(Kz 下图展示一个正负组合二元透镜,其等圆柱形焦距为正负200 cm。并可利用可分离传播和转置步骤得到远场分布。
gQ=l\/H l$DQkbOj 正负组合透镜,两层和四层