基于斜入射衍射光學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對雙波段雙層衍射光學元件衍射效率影響的數(shù)學模型,給出了對應雙層衍射光學元件的優(yōu)化設計方法。通過在入射角度范圍內(nèi)優(yōu)化設計波長對,計算雙層衍射光學元件微結構高度,確保了斜入射時雙層衍射光學元件仍具有高衍射效率,彌補了雙層衍射光學元件的缺陷。該方法能夠指導雙波段折衍混合成像系統(tǒng)的設計,也可以擴展至多波段多層衍射光學元件的設計中。依據(jù)該方法,設計了一套基于雙層衍射光學元件的中/長波雙波段折衍混合光學系統(tǒng)。結果表明,與常規(guī)設計相比,該方法的設計理論更加合理,設計結果更優(yōu)。 

【文章來源】：光學學報. 2020,40(16)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【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設計的雙層DOE的衍射級更小,并且相應的衍射微結構高度數(shù)值也較小。表2 雙層DOE的設計結果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,該光學系統(tǒng)應在長波和中波波段都獲得高質量圖像。采用ZEMAX Optics Studio光學設計軟件對該系統(tǒng)進行優(yōu)化設計后,得到含有雙層DOE的雙波段紅外折衍混合成像光學系統(tǒng)的結構,如圖3所示。從圖3中可以看出,該光學系統(tǒng)由5片透鏡組成,編號為1～5,其中透鏡1和透鏡2的光學材料是鍺(Germanium),透鏡3和透鏡4的光學材料是硒化鋅(ZnSe),透鏡5的光學材料是硫化鋅(ZnS),且雙層DOE的第1層和第2層光學結構分別在透鏡4的后表面和透鏡5的前表面上。優(yōu)化設計后的光學系統(tǒng)的具體設計參數(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】：
期刊論文
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本文編號：3565073