傳統(tǒng)單層衍射元件的衍射效率在入射波長(zhǎng)偏離中心波長(zhǎng)時(shí)急劇下降,因此在寬波段紅外系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)會(huì)導(dǎo)致成像模糊。通過(guò)分析視場(chǎng)對(duì)含衍射元件系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（PSF）模型的影響,提出了減小視場(chǎng)影響的光學(xué)-數(shù)字聯(lián)合設(shè)計(jì)方法;該方法通過(guò)將優(yōu)化的權(quán)重賦予不同的衍射級(jí)次,使系統(tǒng)的PSF不隨視場(chǎng)變化,同時(shí)將單層衍射元件中心波長(zhǎng)設(shè)計(jì)在中波,在長(zhǎng)波波段利用所構(gòu)建的PSF模型通過(guò)圖像重建達(dá)到雙波段成像的目的。采用該方法設(shè)計(jì)了紅外雙波段折衍混合系統(tǒng),在中波波段,該系統(tǒng)在17 lp/mm處的MTF為0.7;長(zhǎng)波重建圖像在主觀上明顯清晰,多個(gè)圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)函數(shù)均有所提高。結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)方法可以實(shí)現(xiàn)單層衍射元件在紅外雙波段上的應(yīng)用。 

【文章來(lái)源】：光學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(14)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

模型分析原理圖

從圖2(a)中可以看出,當(dāng)中心波長(zhǎng)設(shè)在長(zhǎng)波時(shí),一級(jí)衍射效率在中波波段幾乎降為0。由于像面是基于一級(jí)衍射設(shè)計(jì)的,所以圖像難以重建。從圖2(b)中可以看出,當(dāng)中心波長(zhǎng)在中波時(shí),一級(jí)衍射效率在長(zhǎng)波波段仍能保持一定的數(shù)值。這說(shuō)明,在這種情況下,圖像具有一定的對(duì)比度,可以進(jìn)行圖像的重建。所以提出了該類系統(tǒng)衍射元件的設(shè)計(jì)方法:將衍射元件中心波長(zhǎng)設(shè)置在中波波段,中心波長(zhǎng)的選擇是使中波波段的帶寬積分衍射效率達(dá)到最大。即:保證在中波波段通過(guò)衍射元件本身就可以直接在探測(cè)器上成清晰像,同時(shí)在長(zhǎng)波波段的一級(jí)衍射效率仍能保持一定的值,以用于后續(xù)的圖像重建。3 設(shè)計(jì)實(shí)例

采用本文提出的優(yōu)化方法對(duì)0級(jí)次衍射成像進(jìn)行相應(yīng)的權(quán)重優(yōu)化,相對(duì)權(quán)重為0.8。優(yōu)化后的光學(xué)系統(tǒng)為五片式結(jié)構(gòu)(一片鍺,一片硫化鋅,三片硒化鋅),光闌位于光學(xué)系統(tǒng)后端,最后一面為衍射面,其余均為球面,如圖5所示。圖4 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得到的彌散斑

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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