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衍射光学器件精细化设计及光强失真机理

光电子．激光 2007年第3期18卷 292-295页

作者：颜树华国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

基于基尔霍夫标量衍射理论,详细分析了输入、输出平面及变换函数抽样间距的选取原则。系统建立了衍射光学器件精细化设计的抽样理论,深入研究了输出图样在非抽样点上的光强失真机理。在定义衍射光学器件光能利用率、顶部不均匀性等性能... 详细信息

基于基尔霍夫标量衍射理论,详细分析了输入、输出平面及变换函数抽样间距的选取原则。系统建立了衍射光学器件精细化设计的抽样理论,深入研究了输出图样在非抽样点上的光强失真机理。在定义衍射光学器件光能利用率、顶部不均匀性等性能评价参数的基础上,以盖师贝格-撒克斯通(GS)算法设计一维光束整形器件为例,探讨了输出图样在非抽样点上的光强失真和输出平面抽样间距间的关系,通过模拟计算验证了精细化设计时输入与输出平面抽样理论的有效性。

关键词：二元光学光强失真机理精细化设计衍射光学器件

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衍射光学器件光线追迹公式的实验验证

光学技术 1997年第3期23卷 24-26页

作者：晏伟臻赵丽萍清华大学精密仪器系

本文介绍了一种衍射光学器件光线追迹的方法，并给出了计算公式。作为验证，在实验室里制作了具有连续相位的体全息器件，将其实际再现光斑与计算点列图进行比较。构造透射体全息片的物光为离轴的球面波，始于轴外点Ａ（０，１３２ｓｉ... 详细信息

本文介绍了一种衍射光学器件光线追迹的方法，并给出了计算公式。作为验证，在实验室里制作了具有连续相位的体全息器件，将其实际再现光斑与计算点列图进行比较。构造透射体全息片的物光为离轴的球面波，始于轴外点Ａ（０，１３２ｓｉｎ８°，－１３２ｃｏｓ８°），参考光为平面光束，其与Ｚ轴夹角为１７°。激光器采用氩离子激光器（Ｓｐｅｃｔｒａ－ｐｈｙｓｉｃｓＭｏｄｅｌ２０２０），波长４８８ｎｍ；干板感光胶为重铬酸明胶（ＤＣＧ），胶层厚为１５μｍ；通光口径３０ｎｍ。测试时把全息片放在干板的位置。挡住物光，让再现光以和参考光路相同的路径平行入射到全息片上，在全息片后垂直光轴放置毛玻璃片，平行光轴移动毛玻璃片，可观察到－１级衍射光的变化。在距离原点的距离分别为（ａ）４０ｍｍ，（ｂ）７０ｍｍ，（ｃ）８７ｍｍ，（ｄ）９５ｍｍ的地方用ＣＣＤ拍摄了衍射光的形状。

关键词：衍射光学器件光线追迹全息器件

履带式运动柔性衍射光学器件抑制激光散斑及其耐久性实验

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光学精密工程 2023年第4期31卷 459-469页

作者：段祥瑞费澳鑫卢智易彭宇浪乐孜纯浙江工业大学理学院浙江杭州310023 杭州谱育科技发展有限公司浙江杭州311121

为了有效抑制激光散斑,真正实现激光显示和成像系统的大色域、高亮度和超优画质,提出了基于履带式运动柔性衍射光学器件(Diffractive Optical Elements,DOE)的散斑抑制方法,对柔性衍射光学器件的设计、制造、耐久性和散斑抑制效果进行... 详细信息

为了有效抑制激光散斑,真正实现激光显示和成像系统的大色域、高亮度和超优画质,提出了基于履带式运动柔性衍射光学器件(Diffractive Optical Elements,DOE)的散斑抑制方法,对柔性衍射光学器件的设计、制造、耐久性和散斑抑制效果进行了研究。首先设计了柔性衍射光学器件的光学结构,并描述了履带式运动柔性衍射光学器件形成动态二维衍射编码的机理;接下来介绍了柔性衍射光学器件的模板制备、热压成型、连接成环的工艺方法;之后搭建激光投影显示系统对所研制的聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)和聚丙烯(Polypropylene,PP)两种材料的柔性衍射光学器件的散斑对比度和耐久性进行实验研究。实验结果表明,提出的基于履带式运动柔性衍射光学器件的激光散斑抑制方法,可将红绿蓝三色激光的散斑对比度降低到5%以下,同时系统具有小型化、低功耗的优点。在长达三十天的耐久性实验中,聚氯乙烯和聚丙烯两种材料的柔性衍射光学器件都没有明显形变和散斑抑制效果的衰减,且PP材料柔性DOE比PVC材料柔性DOE散斑抑制效果更明显、耐久性也更好。满足大色域、高亮度、超优画质的要求,并具有小型化、低功耗、高可靠的优点。

关键词：激光散斑抑制衍射光学器件耐久性散斑对比度聚丙烯

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有限口径亚波长衍射光学器件的严格矢量分析

光电子．激光 2004年第3期15卷 255-258,266页

作者：冯迪严瑛白清华大学精密仪器系北京100084

利用二维时域有限差分(FDTD)方法作为严格电磁计算模式,分析、比较了连续面型和经过Farn方法得到的亚波长结构面型的衍射微柱透镜在TE极化波和TM极化波入射情况下的聚焦特性。对不同F数衍射微柱透镜的严格矢量分析表明,亚波长结构器件... 详细信息

利用二维时域有限差分(FDTD)方法作为严格电磁计算模式,分析、比较了连续面型和经过Farn方法得到的亚波长结构面型的衍射微柱透镜在TE极化波和TM极化波入射情况下的聚焦特性。对不同F数衍射微柱透镜的严格矢量分析表明,亚波长结构器件的聚焦特性对输入光波的极化情况有更强的敏感性。并简要讨论了FDTD方法的数值色散和计算空间吸收边界的设置等问题。

关键词：衍射光学器件时域有限差分法 FDTD 电磁计算模式亚波长透镜微光学矢量分析

实现Nd:YAG光束匀滑的衍射光学器件的研制

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强激光与粒子束 2001年第2期13卷 181-185页

作者：谭峭峰袁静严瑛白金国藩徐端颐清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 中国工程物理研究院高温高密度等离子体物理国家重点实验室四川绵阳621900

采用爬山 -模拟退火混合优化算法与旋转镂空掩模板工艺 ,针对基频光与三倍频光 ,设计并加工出口径 80 mm的连续位相衍射光学器件。在脉冲工作的 Nd:YAG激光器上 ,实验研究了器件的光束匀滑性能 ,获得了与设计尺寸相符合、边缘陡峭、但... 详细信息

采用爬山 -模拟退火混合优化算法与旋转镂空掩模板工艺 ,针对基频光与三倍频光 ,设计并加工出口径 80 mm的连续位相衍射光学器件。在脉冲工作的 Nd:YAG激光器上 ,实验研究了器件的光束匀滑性能 ,获得了与设计尺寸相符合、边缘陡峭、但包含较大顶部调制的光斑。

关键词：光束匀滑衍射光学器件镂空掩模板混合优化算法

光谱色散匀滑技术与衍射光学器件联用性能的空间频谱分析

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光子学报 2006年第9期35卷 1384-1387页

作者：谭峭峰严瑛白金国藩清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室北京100084

基于空间频谱分析方法,建立了光谱色散匀滑技术(SSD:SmoothingbySpectralDispersion)与衍射光学器件(DOE:DiffractiveOpticalElement)联用性能的简化分析模型,为SSD与DOE联用时,SSD参量的优化提供了理论依据.数值模拟了SSD各参量,包括... 详细信息

基于空间频谱分析方法,建立了光谱色散匀滑技术(SSD:SmoothingbySpectralDispersion)与衍射光学器件(DOE:DiffractiveOpticalElement)联用性能的简化分析模型,为SSD与DOE联用时,SSD参量的优化提供了理论依据.数值模拟了SSD各参量,包括脉冲时间、调制频率、位相调制系数、光栅线色散系数等对束匀滑性能的影响.模拟结果表明,SSD参量经过优化选取,且波前畸变随时间快速变化时,能获得良好的束匀滑性能.

关键词：衍射光学器件束匀滑光谱色散平滑空间频谱

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衍折射设计用于均匀照明的衍射光学器件

强激光与粒子束 2009年第8期21卷 1165-1169页

作者：石鹏刘强曹国威李珂李永平中国科学技术大学物理系合肥230026 中国科学院量子信息重点实验室合肥230026

在工艺上衍射光学元件是通过相位板来实现的,由于其多台阶化产生的不连续性,会对目标光场产生sinc调制,产生高级次衍射斑,损失了15%或者更多能量。通过对设计衍射光学器件的传统的IO迭代算法进行了研究,提出了一种与衍折射相结合的设计... 详细信息

在工艺上衍射光学元件是通过相位板来实现的,由于其多台阶化产生的不连续性,会对目标光场产生sinc调制,产生高级次衍射斑,损失了15%或者更多能量。通过对设计衍射光学器件的传统的IO迭代算法进行了研究,提出了一种与衍折射相结合的设计方法,在衍射光学器件的部分区域形成一块连续相位区域,减少了相位片台阶化区域的光强和衍射斑的强度。通过逐步变化连续相位对输出光强情况的影响的研究,可以优化相位参数,使入射到输出面的光束保证一定匀滑性的前提下,提高目标光场区域的衍射效率达到90%以上,能够满足均匀照明的要求。

关键词：衍射衍折射 IO算法衍射光学器件均匀照明

同时实现多角度非垂轴面均匀照明的衍射光学器件

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光子学报 2000年第5期29卷 431-435页

作者：谭峭峰严瑛白金国藩邬敏贤清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

本文利用长焦深器件设计思路 ,提出了通过设计衍射光学器件相位分布使得在三个垂轴面上满足均匀照明要求来间接实现非垂轴面均匀照明的设计方法 ,并完成了同时实现多种角度非垂轴面均匀照明的衍射光学器件设计 .基于爬山法和模拟退火法... 详细信息

本文利用长焦深器件设计思路 ,提出了通过设计衍射光学器件相位分布使得在三个垂轴面上满足均匀照明要求来间接实现非垂轴面均匀照明的设计方法 ,并完成了同时实现多种角度非垂轴面均匀照明的衍射光学器件设计 .基于爬山法和模拟退火法相结合的混合算法 ,设计了器件的相位分布 ,在 3 0°、45°、5 5°非垂轴面上光斑不均匀性分别为 5 .91 %、4.0 0 %、3 .3 8% .该方法可推广至二维情形 ,实现任意曲面均匀照明的要求 .

关键词：非垂轴面均匀照明长焦深衍射光学器件

光谱色散匀滑技术对衍射光学器件束匀滑性能的影响

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强激光与粒子束 2004年第6期16卷 749-753页

作者：谭峭峰严瑛白金国藩清华大学精密测试技术与仪器国家重点实验室北京100084

模拟分析了光谱色散匀滑技术对衍射光学器件束匀滑性能的影响。光谱色散匀滑技术的使用提高了衍射光学器件的抗波前畸变能力 ,降低了对加工精度的高要求。

关键词：光谱色散平滑衍射光学器件束匀滑