Расчет осесимметричного оптического элемента для формирования заданных распределения освещённости и волнового фронта
Автор: Досколович Леонид Леонидович, Андреева Ксения Валерьевна, Быков Дмитрий Александрович
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 5 т.42, 2018 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрена задача расчёта осесимметричного преломляющего оптического элемента, преобразующего заданный падающий пучок в выходной пучок с заданным распределением освещённости и заданным волновым фронтом. Волновой фронт выходного пучка определяется через функцию эйконала, заданную в некоторой плоскости за оптическим элементом. Расчёт поверхностей оптического элемента сведён к решению двух обыкновенных дифференциальных уравнений, разрешённых относительно производной. В качестве примеров рассчитаны оптические элементы, преобразующие сферический пучок от точечного ламбертовского источника в пучок с постоянной освещённостью и плоским волновым фронтом, а также в пучок с постоянной освещённостью и функцией эйконала, обеспечивающей фокусировку в отрезок оптической оси.
Геометрическая оптика, расчёт оптических поверхностей, эйконал, формирование волнового фронта
Короткий адрес: https://sciup.org/140238439
IDR: 140238439 | DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-5-772-778
Список литературы Расчет осесимметричного оптического элемента для формирования заданных распределения освещённости и волнового фронта
- Frieden, B.R. Lossless conversion of a plane laser wave to a plane wave of uniform irradiance/B.R. Frieden//Applied Optics. -1965. -Vol. 4, Issue 11. -P. 1400-1403. - DOI: 10.1364/AO.4.001400
- Rhodes, P.W. Refractive optical systems for irradiance redistribution of collimated radiation: their design and analysis/P.W. Rhodes D.L. Shealy//Applied Optics. -1980. -Vol. 19, Issue 20. -P. 3545-3553. - DOI: 10.1364/AO.19.003545
- Hoffnagle, J.A. Design and performance of a refractive optical system that converts a Gaussian to a flattop beam/J.A. Hoffnagle, C.M. Jefferson//Applied Optics. -2000. -Vol. 39, Issue 30. -P. 5488-5499. - DOI: 10.1364/AO.39.005488
- Zhang, S. Single-element laser beam shaper for uniform flat-top profiles/S. Zhang, G. Neil, M. Shinn//Optics Express. -2003. -Vol. 11, Issue 16. -P. 1942-1948. - DOI: 10.1364/OE.11.001942
- Ma, H. Improvement of Galilean refractive beam shaping system for accurately generating near diffraction-limited flattop beam with arbitrary beam size/H. Ma, Z. Liu, P. Jiang, X. Xu, S. Du//Optics Express. -2011. -Vol. 19, Issue 14. -P. 13105-13117. - DOI: 10.1364/OE.19.013105
- Duerr, F. Refractive laser beam shaping by means of a functional differential equation based design approach/F. Duerr, H. Thienpont//Optics Express. -2014. -Vol. 22, Issue 7. -P. 8001-8011. - DOI: 10.1364/OE.22.008001
- Hui, X. Realization of uniform and collimated light distribution in a single freeform-Fresnel double surface LED lens/X. Hui, J. Liu, Y. Wan, H. Lin//Applied Optics. -2017. -Vol. 56, Issue 15. -P. 4561-4565. - DOI: 10.1364/AO.56.004561
- Poleshchyk, A.G. Aspherical wavefront shaping with combined computer generated holograms/A.G. Poleshchyk, R.K. Nasyrov//Optical Engineering. -2013. -Vol. 52, Issue 9. -091709. - DOI: 10.1117/1.OE.52.9.091709
- Wyant, J.C. Using computer-generated holograms to test aspheric wavefronts/J.C. Wyant, V.P. Bennett//Applied Optics. -1972. -Vol. 11, Issue 12. -P. 2833-2839. - DOI: 10.1364/AO.11.002833
- Chen, S. Reconfigurable optical null based on counter-rotating Zernike plates for test of aspheres/S. Chen, C. Zhao, Y. Dai, S. Li//Optics Express. -2014. -Vol. 22, Issue 2. -P. 1381-1386. - DOI: 10.1364/OE.22.001381
- Tsai, C.Y. Refractive collimation beam shaper design and sensitivity analysis using a free-form profile construction method/C.Y. Tsai//Journal of the Optical Society of America A. -2017. -Vol. 34, Issue 7. -P. 1236-1245. - DOI: 10.1364/JOSAA.34.001236
- Геометрическая оптика неоднородных сред/Ю.А. Кравцов, Ю.И. Орлов. -M.: Наука, 1980. -304 с.
- Досколович, Л.Л. Расчёт радиально-симметричных преломляющих поверхностей с учётом френелевских потерь/Л.Л. Досколович, М.А. Моисеев//Компьютерная оптика. -2008. -Т. 32, № 2. -С. 201-203.
- Кравченко, С.В. Расчёт осесимметричных оптических элементов с двумя асферическими поверхностями для формирования заданных распределений освещённости/С.В. Кравченко, М.А. Моисеев, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский//Компьютерная оптика. -2011. -Т. 35, № 4. -С. 467-472.
- Moiseev, M.A. Design of TIR optics generating the prescribed irradiance distribution in the circle region/M.A. Moiseev, L.L. Doskolovich//Journal of the Optical Society of America A. -2012. -Vol. 29, Issue 9. -P. 1758-1763. - DOI: 10.1364/JOSAA.29.001758
- LAMBDA Research Corporation . -URL: http://www.lambdares.com/(date request 14.05.2018).
- Soifer, V. Iterative methods for diffractive optical elements computation/V. Soifer, V. Kotlyar, L. Doskolovich. -London: Taylor & Francis Ltd., 1997. -244 p. -ISBN: 0-7484-0634-4.
- Doskolovich, L.L. Analysis of quasiperiodic and geometric optical solutions of the problem of focusing into an axial segment/L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer, A.Y. Tzaregorodtzev//Optik. -1995. -Vol. 101, Issue 2. -P. 37-41.
