多功能衍射光學元件的設(shè)計與分析.pdf

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

2、束的光學特性，通過對各種參量的考察，分析并比較了不同半徑的π相位片加上三種長焦深公式下的可調(diào)空心光束的光學性能。主要內(nèi)容可以歸納為以下幾個方面： (1)回顧了衍射光學的發(fā)展概況。簡單介紹了衍射光學元件(DOE)相對于傳統(tǒng)光學元件的優(yōu)勢，以及DOE在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和前景。 (2)簡單介紹了基本的衍射理論，包括矢量衍射理論和標量衍射理論。著重敘述了標量衍射理論和公式，以及格林函數(shù)近似方法和邊界場近似方法。對基于標量衍射理

3、論的常用優(yōu)化算法做了進行了簡單的陳述。 (3)采用共軛梯度算法和菲涅爾公式，創(chuàng)造性地設(shè)計出所需的衍射光學元件，實現(xiàn)了單波長濾波同時進行了空間分離；實現(xiàn)了波譜合成濾波及波譜空間分離。 (4)分析了長焦深透鏡加上可變π相位片的光學特性。比較了普通透鏡加上可變π相位板與長焦深透鏡加上可變7c相位片之間光學特性的差別。分析了在三種不同的長焦深公式下，長焦深透鏡加上可變π相位片組合所獲得空心光束的光學特性的改變。 總之，相