發(fā)布時(shí)間：2024-06-08 07:08

　　傳統(tǒng)衍射光學(xué)元件受制于采樣方法和正、逆向衍射算法的局限性,通常工作在傍軸和遠(yuǎn)場區(qū)域,且成像面為平面。隨著衍射光學(xué)元件的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,對于衍射光學(xué)元件的工作區(qū)域要求開始有了變化,比如工作在近場區(qū)域且具備大衍射角,或者成像面為曲面。本文從瑞利-索末菲衍射理論出發(fā),研究了近場大衍射角衍射元件的設(shè)計(jì)方法,在近場區(qū)域?qū)嶋H衍射圖樣與目標(biāo)衍射圖樣的相關(guān)系數(shù)明顯優(yōu)于現(xiàn)有大衍射角衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)方法;以及適用于大縱深曲面成像的衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)方法,其縱深與最遠(yuǎn)工作距離之比超過0.3。主要的研究工作包括:1.以相干成像理論為基礎(chǔ),研究了在大衍射角條件下,用迭代算法設(shè)計(jì)衍射光學(xué)元件時(shí),衍射光學(xué)元件面和成像平面采樣點(diǎn)之間的空間位置關(guān)系。2.以瑞利-索末菲衍射積分公式為基礎(chǔ),通過對光場信息以及點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的離散化矩陣進(jìn)行降維處理,得到了無遠(yuǎn)場和傍軸近似的正、逆向衍射計(jì)算方法。3.將以上采樣方法與正、逆向衍射計(jì)算方法用于改進(jìn)GS算法,得到了近場大衍射角衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)方法,并給出設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例。4.以相干成像理論為基礎(chǔ),研究了在成像面為曲面的條件下,用迭代算法設(shè)計(jì)衍射光學(xué)元件時(shí),衍射光學(xué)元件面和成像曲面采樣...

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１衍射光學(xué)元件常見應(yīng)用領(lǐng)域??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｃｏｍｍｏｎ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ＤＯＥ??

Ｍａｈｌａｂ等將遺傳算法用于衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)，并取得良好的結(jié)果［３５：＞。??１．１．３衍射光學(xué)元件的應(yīng)用領(lǐng)域??衍射光學(xué)元件在諸多領(lǐng)域展現(xiàn)了自己獨(dú)特的作用，如圖１．１所示。在成像領(lǐng)??域，Ｚｈａｎｇ等人將衍射光學(xué)元件和折射光學(xué)元件組合，對復(fù)眼成像系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，??獲得了更好的....

圖１．２衍射光學(xué)元件工作區(qū)域劃分??Ｆｉｕｒｅ?１．２?Ｗｏｒｋｉｎｒｅｉｏｎ?ｄｉｖｉｓｉｏｎ?ｏｆｒａｃｖｅ?ｏｃａｌ

ＧＳ算法的核心是正向和逆向衍射運(yùn)算，選擇恰當(dāng)?shù)难苌溥\(yùn)算方法是??得到準(zhǔn)確衍射光學(xué)元件相位分布的必要條件。衍射算法的選擇又由衍射光學(xué)元件??的工作區(qū)域決定。一般情況下，衍射光學(xué)元件的工作區(qū)域劃分如圖１．２所示。傳??統(tǒng)衍射光學(xué)元件一般是工作在遠(yuǎn)場傍軸區(qū)域，因此衍射運(yùn)算可以由基爾霍夫....

圖２．１圓孔衍射光強(qiáng)分布??—

根據(jù)式（２．２７）和式（２＿２８）可得此時(shí)Ｐ點(diǎn)的相對光強(qiáng)應(yīng)為４。然后將出射??面和入射面均勻采樣為２０００ｘ２０００ｐｉｘｅｌｓ的矩陣，利用式（２．２５）計(jì)算出射面的光??強(qiáng)分布，如圖２．１所示，其中心光強(qiáng)恰好為４，證明了基于傅里葉變換和逆變換??算法計(jì)算瑞利－索末菲衍射的正確性....

圖２．２典型衍射光學(xué)元件衍射成像系統(tǒng)??

圖２．２典型衍射光學(xué)元件衍射成像系統(tǒng)??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?Ｔｈｅ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ?ｉｍａｇｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ＤＯＥ??基于ＧＳ算法的衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)原理圖如圖２．３所示，ＧＳ算法是以光場??傳播的物理模型為基礎(chǔ)，通過光場在ＤＯＥ面和成像面之間....

本文編號：3991641