基于斜入射衍射光學(xué)元件的正常工作模式,建立了斜入射下入射角度和入射波長(zhǎng)對(duì)雙波段雙層衍射光學(xué)元件衍射效率影響的數(shù)學(xué)模型,給出了對(duì)應(yīng)雙層衍射光學(xué)元件的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。通過(guò)在入射角度范圍內(nèi)優(yōu)化設(shè)計(jì)波長(zhǎng)對(duì),計(jì)算雙層衍射光學(xué)元件微結(jié)構(gòu)高度,確保了斜入射時(shí)雙層衍射光學(xué)元件仍具有高衍射效率,彌補(bǔ)了雙層衍射光學(xué)元件的缺陷。該方法能夠指導(dǎo)雙波段折衍混合成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì),也可以擴(kuò)展至多波段多層衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)中。依據(jù)該方法,設(shè)計(jì)了一套基于雙層衍射光學(xué)元件的中/長(zhǎng)波雙波段折衍混合光學(xué)系統(tǒng)。結(jié)果表明,與常規(guī)設(shè)計(jì)相比,該方法的設(shè)計(jì)理論更加合理,設(shè)計(jì)結(jié)果更優(yōu)。 

【文章來(lái)源】：光學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(16)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

斜入射下雙波段雙層DOE的傳輸光路

從圖2和表2可以看出,與光線垂直入射至雙層DOE的情況,基于CBIADE設(shè)計(jì)的雙層DOE的衍射級(jí)更小,并且相應(yīng)的衍射微結(jié)構(gòu)高度數(shù)值也較小。表2 雙層DOE的設(shè)計(jì)結(jié)果Table 2 Design result of double-layer DOE Parameter Value Incident angle /(°) 0-10 Design wavelength pair /μm 4.2 & 10.1 CBIADE in dual-band /% 97.64 CBIADE in each band /% 95.96@3-5 μm98.50@8-12 μm Design order in 3-5 μm 71th@ ZnSe,-70th@ ZnS Design order in 8-12 μm 23rd@ ZnSe,-22nd@ ZnS H1 / μm 183.953 @ZnSe H2 / μm -207.286 @ZnS

根據(jù)表3要求,該光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)在長(zhǎng)波和中波波段都獲得高質(zhì)量圖像。采用ZEMAX Optics Studio光學(xué)設(shè)計(jì)軟件對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后,得到含有雙層DOE的雙波段紅外折衍混合成像光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),如圖3所示。從圖3中可以看出,該光學(xué)系統(tǒng)由5片透鏡組成,編號(hào)為1～5,其中透鏡1和透鏡2的光學(xué)材料是鍺(Germanium),透鏡3和透鏡4的光學(xué)材料是硒化鋅(ZnSe),透鏡5的光學(xué)材料是硫化鋅(ZnS),且雙層DOE的第1層和第2層光學(xué)結(jié)構(gòu)分別在透鏡4的后表面和透鏡5的前表面上。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的光學(xué)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)參數(shù)如表4所示,其中第0表面是物面,第5表面是光闌面,第12表面是像平面,Binary 2表示衍射面。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]雙波段多層衍射光學(xué)元件的基底材料選擇方法研究及其在變焦系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 張博,崔慶豐,樸明旭,胡洋,孫林.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2020(06)
[2]基于Q-type非球面的雙波段紅外光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 賈孟,薛常喜.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2019(10)
[3]一款小型化紅外廣角鏡頭的設(shè)計(jì)[J]. 朱佳巍,王旗,范俊輝,凈曉東.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(07)
[4]非制冷型紅外雙波段連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 劉鈞,魯茜倩.  西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(06)
[5]中波/長(zhǎng)波雙色紅外光學(xué)系統(tǒng)材料選擇[J]. 付強(qiáng),張新.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2015(02)
[6]紅外雙色寬波段高衍射效率衍射光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 毛文峰,張新,曲賀盟,張繼真,王靈杰.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2014(10)
[7]中波/長(zhǎng)波雙色多視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 張良,毛鑫,王合龍.  紅外與毫米波學(xué)報(bào). 2013(03)
[8]基于帶寬積分平均衍射效率的多層衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)[J]. 薛常喜,崔慶豐,潘春艷,佟靜波.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2010(10)



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