Бинарный делитель пучка

Научная библиотека Комментариев к записи Бинарный делитель пучка нет

Казанский Н.Л., Скиданов Р.В., Институт систем обработки изображений РАН, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет) // Компьютерная оптика, том 35, №3, с: 329-335

Аннотация
Представлен метод расчёта дифракционного делителя пучка с равномерным распределением порядков внутри заданной эллиптической области. Экспериментально показана работоспособность рассчитанного оптического элемента.

Введение
Делители пучка – весьма распространённые оптические элементы, которые предназначены для деления исходного светового пучка на заданное количество пучков. Для этой цели эффективно использование дифракционных оптических элементов (ДОЭ) [1], разделяющих плоский пучок на заданное количество дифракционных порядков. Как правило, необходимо провести расчёт дифракционного делителя пучка таким образом, чтобы получились равные интенсивности порядков [2- 7]. В настоящее время делители пучка применяются в голографии [5], в оптическом приборостроении [4], в интерферометрии [7].

Задачей настоящей статьи является создание технологически простого в изготовлении оптического элемента, формирующего набор порядков, равномерно заполняющих телесный угол заданной формы.

Оптические элементы такого типа могут иметь не только вышеперечисленные применения, но использоваться также в лазерных системах посадки летательных аппаратов [9], в «ослепляющих» системах и лазерных шоу. Основой для создания ДОЭ такого типа могут служить методы синтеза оптических антенн [10 -11], используемые, в частности, в светотехнике [12 -14]. При этом для равномерного заполнения телесного угла вполне подходят оптические элементы, формирующие осесимметричное распределение порядков. Для расчёта таких ДОЭ может быть использована скалярная теория дифракции, в отличие от несимметричных антенн [15], для расчёта которых желательно использование строгой теории дифракции, то есть решение уравнений Максвелла [1]. Делители пучка, рассчитываемые в рамках строгой электромагнитной теории, имеют малые размеры и обычно формируют только ±1 порядки дифракции [3- 6].
Для увеличения яркости каждого луча, направляемого в заданный телесный угол, необходимо использование специальных дифракционных подходов [16 -20], обеспечивающих то, что каждая фокальная точка (или фокальная линия) формируется всей апертурой
ДОЭ, а не её сегментом, что обеспечивает максимальное разрешение. В отличие от дифракционного делителя пучка, предложенного в работе [8], который фокусирует каждый порядок в заданную плоскую область [21 — 23], нам необходимо, чтобы каждый порядок дифракции формировал узкий пучок с требуемой диаграммой направленности излучения, и таких порядков дифракции было даже не десятки, а сотни.

Желательно при расчёте многопорядковых ДОЭ с равными интенсивностями порядков учитывать технологические погрешности формирования микрорельефа [24], а для упрощения технологии и удешевления изготовления сразу рассчитывать бинарный рельеф [25, 20]. При этом простой способ, который заключается в простом сложении вместе набора дифракционных решёток, каждая из которых формирует дифракционный порядок нужного направления, не всегда подходит, т.к. чрезмерно большое количество таких решёток попросту «стирает» микрорельеф ДОЭ. В настоящей работе предлагается простой способ расчёта многопорядковых бинарных делителей пучка с двумерным радиальным распределением дифракционных порядков. Суть метода в использовании при расчёте ДОЭ суперпозиции многопорядковых бинарных решёток.

Для исследования ДОЭ, рассчитанного на работу с длиной волны 532 нм, использовался твердотельный лазер с расходимостью пучка 1,2 мрад. Получившееся на экране распределение интенсивности снималось с расстояния в 4 м CCD-камерой, расположенной под небольшим углом к оптической оси. На рис. 7а представлены результаты для зелёного лазера. Элемент, рассчитанный на работу с длиной волны 650 нм, был освещён пучком гелий-неонового лазера с длиной волны 633 нм и расходимостью 2,5 мрад. Как видно из рис. 7, лазер с большей расходимостью даёт на расстоянии 4 м некоторое уширение дифракционных порядков. Отношение разности максимума и минимума интенсивности в центре порядка к среднему значению интенсивности в центре порядка для распределения на рис. 7а составляет 0,59, а на рис. 7б – 0,55. Это даже лучше, чем на изображениях, полученных в результате моделирования (рис. 4б).

Полное содержание статьи: http://www.computeroptics.smr.ru/KO/PDF/KO35-3/350306.pdf

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top