發(fā)布時間：2020-08-26 15:02

【摘要】：隨著光電技術的發(fā)展,光機電一體化成為趨勢,要求光學系統(tǒng)做到集成化、陣列化、小型化,二元光學元件以其獨特的性能受到青睞。由于雙層二元光學元件不僅擁有單層二元光學元件重量輕、獨特的色散性能等優(yōu)點,而且可以在寬光譜范圍內達到較高衍射效率,它代表了二元光學元件或者是衍射光學元件的一個重要發(fā)展方向。本文基于標量衍射理論,詳細介紹了單層二元光學元件衍射效率、雙層二元光學元件衍射效率與波長的關系。雙層二元光學元件可以在寬光譜范圍內達到高衍射效率,但它的加工誤差和裝調誤差比較復雜。本文討論了在加工雙層二元光學元件時可能產生的臺階高度誤差、周期誤差、套刻誤差對雙層二元光學元件衍射效率的影響。環(huán)帶面傾斜誤差、中心對準誤差、片層傾斜誤差對雙層二元光學元件衍射效率的影響很大,但國內外尚無報道,本文分別將含這三種誤差的雙層二元光學元件轉化為透過率函數,再將其進行傅里葉變換,在系統(tǒng)分析誤差對雙層二元光學元件衍射效率影響的核心問題上進行了嘗試。建立了一個綜合誤差分析模型,能夠實現多種誤差自動融合分析,為后續(xù)開展雙層二元光學元件的研究提供了技術支撐。分別設計了一款含單層和雙層二元光學元件的光學系統(tǒng)。對比分析表明:含雙層二元光學元件的光學系統(tǒng)在寬光譜范圍內的衍射效率理論上可達99%,考慮各種加工和裝調誤差,衍射效率可達96.8%;而單層二元光學元件的光學系統(tǒng)衍射效率理論上只能達到89.6%。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院西安光學精密機械研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH74
【圖文】：

基于雙層二元光學元件的光學系統(tǒng)設計,,MS LS LS MS LS LD MS LD S MS LP （，i 為波長為i 時衍射光學元件的光焦度，從式（1-1）可以得D 為負值，所以衍射光學元件是反常色散元件。等效阿貝常數 效部分色散系數DP 的大小，僅與S 、M 和L 有關，與基底材料而折射元件的阿貝常數和部分色散系數則完全由材料性質決定，因以通過折衍混合的方式來消除色差。如圖 1-1：

長為i 時衍射光學元件的光焦度，從式所以衍射光學元件是反常色散元件。等系數DP 的大小，僅與S 、M 和L 有關的阿貝常數和部分色散系數則完全由材混合的方式來消除色差。如圖 1-1：圖 1-1 利用二元光學元件消色差大 F 數的光學系統(tǒng)。如圖 1-2：

二元光學元件的表面結構。圖 1-3 二元光學元件的表面結構從圖1-3中可以看出二元光學元件具有完全不同于傳統(tǒng)光學元件的表面結構。衍射光學元件的相位分布為式（1-2）：21( )NiN ii r A r （1-2）其中r 表示衍射光學元件的徑向環(huán)帶半徑，iA 是相位分布系數。除了上邊介紹的三個優(yōu)勢外，二元光學元件可選擇材料的范圍比較廣，比如玻璃和電解質等�？捎貌牧戏秶啾葌鹘y(tǒng)光學材料大很多，比如：熔融石英、硅、SiO2、塑料、聚碳酸酯等�？傊�，二元光學元件相比傳統(tǒng)光學元件的優(yōu)勢還有很

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本文編號：2805327