多功能衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、衍射光學(xué)元件自身具有許多優(yōu)點(diǎn)使得它廣泛地應(yīng)用于各種光學(xué)系統(tǒng)或微光機(jī)電系統(tǒng)中。各種衍射光學(xué)元件目前己成為光通訊和光互聯(lián)中的關(guān)鍵元件，對(duì)它們的性能分析和設(shè)計(jì)具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 本文一方面通過設(shè)計(jì)多功能的衍射光學(xué)元件，首次實(shí)現(xiàn)在多個(gè)方向角上濾波。數(shù)值模擬了任意方向?qū)λx取任意波長(zhǎng)進(jìn)行濾波以及任意方向上選定波譜段的合成。即實(shí)現(xiàn)多角度單波長(zhǎng)的濾波和波譜段的合成。另一方面，我們研究了長(zhǎng)焦深衍射光學(xué)元件加上可變兀相位片產(chǎn)生的空心光

2、束的光學(xué)特性，通過對(duì)各種參量的考察，分析并比較了不同半徑的π相位片加上三種長(zhǎng)焦深公式下的可調(diào)空心光束的光學(xué)性能。主要內(nèi)容可以歸納為以下幾個(gè)方面： (1)回顧了衍射光學(xué)的發(fā)展概況。簡(jiǎn)單介紹了衍射光學(xué)元件(DOE)相對(duì)于傳統(tǒng)光學(xué)元件的優(yōu)勢(shì)，以及DOE在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和前景。 (2)簡(jiǎn)單介紹了基本的衍射理論，包括矢量衍射理論和標(biāo)量衍射理論。著重?cái)⑹隽藰?biāo)量衍射理論和公式，以及格林函數(shù)近似方法和邊界場(chǎng)近似方法。對(duì)基于標(biāo)量衍射理

3、論的常用優(yōu)化算法做了進(jìn)行了簡(jiǎn)單的陳述。 (3)采用共軛梯度算法和菲涅爾公式，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出所需的衍射光學(xué)元件，實(shí)現(xiàn)了單波長(zhǎng)濾波同時(shí)進(jìn)行了空間分離；實(shí)現(xiàn)了波譜合成濾波及波譜空間分離。 (4)分析了長(zhǎng)焦深透鏡加上可變?chǔ)邢辔黄墓鈱W(xué)特性。比較了普通透鏡加上可變?chǔ)邢辔话迮c長(zhǎng)焦深透鏡加上可變7c相位片之間光學(xué)特性的差別。分析了在三種不同的長(zhǎng)焦深公式下，長(zhǎng)焦深透鏡加上可變?chǔ)邢辔黄M合所獲得空心光束的光學(xué)特性的改變。 總之，相