斜入射下双波段双层衍射光学元件优化设计与分析

发布时间：2022-01-02 23:14

　　基于斜入射衍射光学元件的正常工作模式,建立了斜入射下入射角度和入射波长对双波段双层衍射光学元件衍射效率影响的数学模型,给出了对应双层衍射光学元件的优化设计方法。通过在入射角度范围内优化设计波长对,计算双层衍射光学元件微结构高度,确保了斜入射时双层衍射光学元件仍具有高衍射效率,弥补了双层衍射光学元件的缺陷。该方法能够指导双波段折衍混合成像系统的设计,也可以扩展至多波段多层衍射光学元件的设计中。依据该方法,设计了一套基于双层衍射光学元件的中/长波双波段折衍混合光学系统。结果表明,与常规设计相比,该方法的设计理论更加合理,设计结果更优。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(16)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

斜入射下双波段双层DOE的传输光路

从图2和表2可以看出,与光线垂直入射至双层DOE的情况,基于CBIADE设计的双层DOE的衍射级更小,并且相应的衍射微结构高度数值也较小。表2 双层DOE的设计结果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

根据表3要求,该光学系统应在长波和中波波段都获得高质量图像。采用ZEMAX Optics Studio光学设计软件对该系统进行优化设计后,得到含有双层DOE的双波段红外折衍混合成像光学系统的结构,如图3所示。从图3中可以看出,该光学系统由5片透镜组成,编号为1～5,其中透镜1和透镜2的光学材料是锗(Germanium),透镜3和透镜4的光学材料是硒化锌(ZnSe),透镜5的光学材料是硫化锌(ZnS),且双层DOE的第1层和第2层光学结构分别在透镜4的后表面和透镜5的前表面上。优化设计后的光学系统的具体设计参数如表4所示,其中第0表面是物面,第5表面是光阑面,第12表面是像平面,Binary 2表示衍射面。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3565073