前言 9A} * %Q0R]
Hg 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。
:S_]!'H 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。
c$71~|-[ 1ONkmVtL 图1表面进行划分从而形成一个二元光学元件 3^~J;U!3
_"L6mcI6 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:
p/VVb% binary/lens/surface kbeam xrad yrad level nlevels
|g)>6+?]W int2phase/two kbeam1 kbeam2 [2.*pi*(rindex-1)/lambda]
$*iovam>^] binary/lens/phasescreen ibeams rindex xrad yrad level nlevels
vno/V#e$WX binary/lens/residual ibeams rindex xrad yrad level nlevels
O^row1D_ binary/surface kbeam level nlevels
rf:H$\yw 这些命令执行的是产生二元光学的
光栅和
透镜,其二元光学表面可以由binary/surface 命令产生,并直接或者间接依靠 int2phase、int2waves、sfocus起着相位屏的作用。二元光学表面可以图示为plot的强度项。
B 5|\<CF binary/surface 命令能够将任意分布的光场转化为二元光学器件的面形。
Cp"7R&s [K\b"^=< Y.]$T8 二元光栅表面计算:
\rzMgR$/rj 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。
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Pap6JR{7 h )5S4) 二元透镜计算:
Wu/#}Bw# 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。
H4AT>}ri U].]K BB(6[V"SV jd-]q2fQ| 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。
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正负组合透镜,两层和四层