Дифракционная эффективность

Способность трансформировать в полезное восстановленное изображение ту или иную часть энергии падающей на неё волны характеризуется т, и. дифракционной эффективностью голограммы. Под этой величиной имеется в виду отношение мощности светового потока, идущего в восстановленное голограммой изображение, к мощности светового потока восстанавливающей волны. [c.511]

Дифракционный элемент с более сложной структурой можно рассматривать как решетку с переменным шагом и ориентацией штрихов. Соотношения (1.2) позволяют найти в каждом порядке семейство лучей, формируемое элементом, если в каждой его точке известны период и ориентация штрихов. Такой подход по существу верен, но приводит к ряду трудностей при построении теории ДОЭ. Во-первых, не всегда просто определить, какой же именно период следует приписать той или иной области дифракционного элемента (см. рис. 7.4). Во-вторых, еще большие затруднения могут встретиться при попытке с помощью соотношений (1.2) синтезировать структуру ДОЭ по известному семейству лучей в одном из порядков. Наконец, даже при том, что дифракционная эффективность (т. е. распределение энергии прошедшего света по порядкам дифракции) для многих типов решеток хорошо известна, не совсем ясно, какую же эффективность следует приписать элементу со сложной структурой. [c.11]

Отметим, что выражение (1.20) можно трактовать как монохроматические аберрации ДЛ в любом порядке дифракции, а не только в минус первом, но тогда s, Ьз, и т. д. следует понимать как отрезок и коэффициенты сферической аберрации линзы при работе в этом порядке (отрезок в предметном пространстве S не зависит от порядка дифракции и длины волны), что самым непосредственным образом сказывается при расчете структуры и дифракционной эффективности линзы. Эйконал записи такой ДЛ можно найти, если сравнить выражения (1.20), понимаемое как волновая аберрация линзы в т-м порядке дифракции, и [c.26]

Функция пропускания зрачка имеет в некоторых случаях особое значение для оценки качества систем, включающих дифракционные элементы [9], так как позволяет учесть их дифракционную эффективность или реальное пропускание в соответствии со структурой (см. п. 7.4). В простейшем, же случае Я( , т))—бинарная функция, равная 1 внутри выходного зрачка и О — вне его. Интенсивность /о при этом превращается просто в квадрат площади зрачка, что для систем с аксиальной симметрией дает /о = л2р , где р —радиус выходного зрачка. [c.84]

В заключение коснемся кратко возможностей изготовления рассмотренных объективов. Методика расчета структуры ДЛ с заданными фокусирующими и аберрационными свойствами изложена в гл. 7. Там же дана формула (7.22), позволяющая оценить минимальные размеры элементов этой структуры, которые определяют возможности изготовления ДЛ и их дифракционную эффективность. Результаты применения формулы показывают, что при большом увеличении объектива линза, ближайшая к предметной плоскости, имеет наибольшую частоту структуры, минимальный период ее примерно равен рэлеевскому разрешению объектива или больше него. Частота второй линзы примерно в три раза меньше. При изготовлении высокочастотной линзы можно рассчитывать, как правило, на эффективность 40%, а при изготовлении низкочастотной — на эффективность 70—80 %, что для объектива дает светопропускание около 30 %. В симметричной системе обе линзы высокочастотные и можно рассчитывать только на 16 % пропускания. Указанная эффективность во многих случаях приемлема, однако наличие света, дифрагированного в нерабочие порядки линз, приводит к снижению контраста изображения (см. п. 7.4). [c.122]

ДИФРАКЦИОННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДОЭ [c.193]

Важную роль при использовании ДОЭ в качестве элементов оптических систем играют также зависимость дифракционной эффективности от угла падения света на элемент и зависимость эффективности от длины волны в случае немонохроматического освещения. Известно, например, что толстослойные голограммы имеют высокую дифракционную эффективность, но при этом обладают резко выраженной угловой селективностью, которая исключает возможность их применения в качестве линз, формирующих изображение протяженного объекта [54]. [c.194]

ДИФРАКЦИОННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЛЬЕФНО-ФАЗОВЫХ ДОЭ СО СТУПЕНЧАТЫМ ПРОФИЛЕМ [c.194]

Как было показано в гл. 1, дифракционная эффективность ДОЭ определяется видом зависимости амплитудного коэффициента пропускания t от эйконала записи дифракционного элемента Фо [см. выражения (1.5) и (1.3)]. Поскольку для анализа эффективности ДОЭ конкретный вид эйконала записи неважен, при иллюстрации полученных результатов будем считать его линейной функцией одной из координат в плоскости ДОЭ Фо == 2я /Г. При таком виде эйконала записи соответствующий дифракционный элемент представляет собой решетку с периодом Т с прямолинейными штрихами, параллельными оси т]. Простая дифракционная решетка — наиболее удобная модель в данном случае. [c.194]

Дифракционную эффективность ДОЭ со ступенчатым профилем штриха найдем в соответствии с выражением (7.1), интегрируя коэффициент пропускания t по зоне Френеля. Считая, что границы каждого уровня в профиле штриха ДОЭ соответствуют зависимости (7.6) и обозначая через ф/ значение модулирующей функции, соответствующее /-му уровню, получим [c.197]

Поскольку m (номер порядка) —целое число, то числитель второй дроби в (7.8) всегда равен нулю, а дифракционная эффективность отлична от нуля только в тех порядках, для которых равен нулю и знаменатель второй дроби. Легко видеть, что [c.197]

Таблица 7.1 ДИФРАКЦИОННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФАЗОВОГО ДОЭ СО СТУПЕНЧАТЫМ РЕЛЬЕФОМ в РАБОЧЕМ И БЛИЖАЙШИХ НЕНУЛЕВЫХ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ /ц.

В табл. 7.2 приведены значения величины k[c.199]

Все ошибки изготовления внутри зоны Френеля, т. е. ошибки в ширине и глубине ступеней профиля ДОЭ, приводят к уменьшению дифракционной эффективности элемента, не влияя на форму волнового фронта. Отклонение ширины ступеней от номинала означают, что несколько изменятся пределы интегрирования в выражении (7.7), тогда как отклонение глубины ступеней приводит к изменению фазовой модуляции. В итоге дифракционная эффективность ДОЭ при неидеальном ступенчатом профиле [c.204]

Вычислим интеграл (7.12), считая Аф и Аг]) малыми по сравнению с X/k. После преобразований получим следующую приближенную формулу для дифракционной эффективности неидеального ступенчатого ДОЭ в минус первом порядке [c.204]

Между последними двумя выражениями, несмотря на их полнейшее сходство, существует принципиальная разница. Оценка при отклонениях глубины ступеней от номинала практически точна и ее можно использовать для расчета дифракционной эффективности реальных ДОЭ, тогда как второе выражение можно применять только при грубых оценках. Для того чтобы оно было достаточно точным, необходимы одинаковые во всех зонах Френеля смещения границ ступеней профиля в фазовом выражении, т. е. величины Аг]) , однако в большинстве случаев это невозможно. При ошибке в совмещении очередного фотошаблона с уже имеющейся на подложке структурой линейные смещения границ ступеней в разных зонах Френеля одинаковы, но это приводит к одинаковым Aif только в одном случае— для периодической дифракционной решетки тогда, когда фотошаблон сдвинут относительно структуры на подложке, но правильно ориентирован. При перекосе фотошаблона линейный и фазовый сдвиги ступеней профиля оказываются непостоянными в пределах одной зоны Френеля. Для ДЛ с кольцевыми зонами Френеля переменной ширины фазовые смещения ступеней всегда непостоянны в пределах одной зоны и неодинаковы для разных зон. Глубина же ступеней профиля действительно всегда одинакова во всех зонах Френеля ДОЭ, если не [c.205]

ВЛИЯНИЕ ДИФРАКЦИОННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОЭ НА КАЧЕСТВО ФОРМИРУЕМОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ [c.213]

Не вдаваясь в подробности расчета контраста, которые связаны с трудоемким учетом отсекания паразитной засветки на апертурной диафрагме и оправах линз, приведем его результаты для двухлинзового симметричного объектива (рис. 7.7) в виде зависимостей контраста от у — отношения светового диаметра линз к диаметру изображения. Из анализа, проведенного в п. 4.1, следует, что для двухлинзового объектива у > 0,5, причем у стремится к 0,5 при неограниченном увеличении диаметра изображения. Расчеты были проведены для наименьших дифракционных эффективностей ДЛ со ступенчатым рельефом идеальный бинарный профиль (40,5 %), неидеальный бинарный профиль (33 %, что соответствует примерно 30 % -ной ошибке в глубине или ширине единственной ступени профиля) и идеальный двухступенчатый профиль (68,4%). [c.215]

В Структурах были записаны фазовые дифракционные решетки с периодом до 100 мм и дифракционной эффективностью 1 % (при пространственной частоте 15 лин./мм она составляла от 10 до 30 %). [c.143]

Во взаимодействии записывающего интерференционного поля с голографической решеткой наиболее су1цест-венным моментом являются фазовые соотношения между ними, которые определяются типом решетки и механизмом получения голограммы. Для динамической голографии наибольший практический интерес представляют фазовые объемные решетки, для которых дифракционная эффективность, как уже отмечалось, теоретически может достигать 100%. [c.66]

В предисловии проф. М. М. Бутусова отмечено, что большую роль в возрождении интереса к ДОЭ сыграла голография, хотя в настоящее время ясно, что голографический метод малопригоден для создания фокусирующих элементов (для высокочастотных спектральных решеток он по-прежнему сохраняет свое значение). Во-первых, трудно зарегистрировать интерференционную картину двух соосных пучков. Во-вторых, элементы, изготовленные на светочувствительных слоях, имеют низкие эксплуатационные качества. Наконец, при голографической записи невозможно совместить высокую дифракционную эффективность с низкой угловой селективностью получаемых элементов. Наиболее совершенный метод изготовления ДОЭ в настоящее время — фотолитографический, который основан на использовании прецизионного оптико-механического оборудования и ионного травления [2, 27, 36, 59]. ДОЭ, получаемые с помощью этого метода, удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к элементам оптических систем. [c.6]

Чтобы проекционный объектив, формирующий изображение в бесконечности, осуществлял преобразование Фурье, необходимо транспарант с исходной информацией, освещаемый плоской волной, установить со стороны параллельного хода лучей (бесконечного отрезка) в фокальной плоскости объектива, тогда в другой фокальной плоскости распределение амплитуды поля будет соответствовать преобразованию Фурье от распределения комплексного пропускания транспаранта без фазовых искажений [24]. Для дублета линза — асферика в этом случае направление хода лучей оказывается обратным по сравнению с рассмотренным в п. 4.2, причем транспарант необходимо установить в плоскости дифракционной асферики. Ясно, что высокого и независимого от дифракционной эффективности линзы объектива отношения сигнал/шум в спектре пространственных частот можно достигнуть лишь тогда, когда свет, дифрагированный в нерабочие порядки линзы, не попадает в рабочую зону фурье-плоскости указанного спектра. Это будет обеспечено, если сместить апертурную диафрагму и, следовательно, обрабатываемый транспарант относительно оси объектива, [c.151]

При изготовлении как фотошаблонов ДОЭ, так и самих ДОЭ, неизбежны ошибки, которые приводят, во-первых, к искажению волнового фронта, формируемого элементом, во-вторых, к снижению дифракционной эффективности ДОЭ по сравнению с расчетной. Искажение формы волнового фронта целиком зависит от точности рисовки и воспроизведения зон Френеля в структуре дифракционного элемента, т. е. от положения изофаз, соответствующих эйконалу записи, равному целому числу длин волн (/ = 0). Эту точность закладывают в основном на этапе рисовки фотошаблона. Как известно, в пределах зоны Френеля эйконал записи, а также эйконал формируемого ДОЭ [c.203]

Рис. 7.7. Контраст изображения в симметричном двухлни-зовом объективе при дифракционной эффективности его элементов 40,5 % (/), 33,1 % (2) и 68,4 % (3)

Рис. 7.7. <a href="/info/562758">Контраст изображения</a> в симметричном двухлни-зовом объективе при дифракционной эффективности его элементов 40,5 % (/), 33,1 % (2) и 68,4 % (3)

Возвращаясь к широкопольным системам (одна из которых— двухлинзовый симметричный объектив) и объектам, сравнимым по размерам со световым диаметром линз, следует отметить, что в данном случае использование ДЛ с эффективностью 40 % и менее весьма затруднительно. По существу, графики рис. 7.7 дают значение контраста при нулевой пространственной частоте, т. е. с этого значения (вместо 1) будет начинаться частотно-контрастная характеристика (ЧКХ) объектива. Для других пространственных частот значение ЧКХ упадет во столько же раз. Объектив с такой ЧКХ совершенно неприемлем, если изображение фиксируют на линейной регистрирующей среде, которая не позволяет отфильтровать паразитный фон. Выходом из положения будет использование пороговой среды, например фоторезиста с подслоем хрома [43]. В этом случае можно подавить любой фон, на котором находится полезное изображение (отметим, что система объектив — пороговая среда нелинейна и не может быть охарактеризована ЧКХ), но зато требуется высокая стабильность процесса проявления, тем большая, чем больше фон по сравнению с полезным изображением. Более приемлемо повышение дифракционной -эффективности линз объектива. Так, из рис. 7.7 следует, что уже переход к двухступенчатому профилю штриха обеспечивает достаточный контраст изображения при у 1. С другой стороны, увеличение числа ступеней в профиле штриха ДЛ уменьшает минимальный размер в структуре линзы и усложняет ее изготовление. [c.216]

Если говорить не только об отражательной оптртке, но и об оптике МР-диапазона в целом, то необходимо упомянуть дифракционную оптику нормального падения — прозрачные решетки и зонные пластинки (френелевские линзы), обсуждение которых выходит за рамки книги. Они представляют собой тончайшую регулярную структуру (с размером штриха 0,01—0,1 мкм), свободно висящую или расположенную на пленке толщиной порядка 1 мкм, либо на ажурной поддерживающей арматуре . Изготавливают их методами планарной микроэлектронной технологии. Прозрачные решетки и зонные пластинки используются как в спектроскопии плазмы, так и в микроскопии биологических объектов. Расчетная дифракционная эффективность зонных пластинок равна 15—40 % в диапазоне 2—12 нм. [c.10]

Мысль о том, что дифракционные решетки можно получать голографическим способом, впервые высказал Ю. Н. Денисюк в 1962 г. С тех пор голографические решетки получают все большее распространение в спектральном приборостроении благодаря своим преимуш,ествам отсутствию духов (порядков, обусловленных нарушением периодичности), малого случайного светорассеяния, быстроты изготовления, дешевизны, меньшей трудоемкости. Естественно, что от голографических решеток сложнее добиться нужных дифракционных характеристик, чем в случае нарезной решетки, например типа эшёлетт, где геометрия просто определяет так необходимый оптикам угол блеска. Однако, как неоднократно отмечалось во многих работах, при меньшей, чем у нарезных решеток, дифракционной эффективности решетки, изготовленные голографическим методом, обеспечивают более высокое качество волнового фронта в рабочем порядке (гармонике). К тому же в последнее время появился ряд работ, в которых утверждается, что с использованием фоторезиста и определенных схем записи — восстановления голограмм — возможно получение рельефно модулированных решеток с заданным профилем, в том числе и эшелеттов. [c.6]

Метод сендвич-голограммы. Этот метод значительно проще в технологии и заключается в том, что синтезированная и оптическая голограммы изготавливаются отдельно и независимо, после чего складываются вместе, образуя, так сказать, сендвич-голо-грамму. Дополнительное удобство этого метода в том, что с помощью него можно сочетать киноформ и отбеленную оптическую голограмму, обладающие наивысшей дифракционной эффективностью. [c.139]

Высокая разрешаюи ая способность, обеспечивающая на единице плОщади материала формирование и преобразование наибольшего числа отдельно разрешимых элементов. Особенно важна для оптически управляемых ПВМС, где критериями измерения служит оптический контраст или дифракционная эффективность. Наиболее часто разрешающая способность характеризуется пространственной частотой (лин./мм или пар лин./мм при интерференционной методике измерений), на которой значения [c.14]

В ПВМС на указанных выше анизотропных фотоупругих кристаллах обеспечивается эффективность модуляции света (дифракционная эффективность) в 10. . - 50% и малое время включения — выключения оптического отклика, порядка 10" Ю с. Пропускная способность таких модуляторов составляет десятки и сотни мегабит в секунду. Полоса частот в некоторых случаях достигает сотен Мегагерц с другой стороны, при работе в малой подосе, например 20 МГц, данны 1 модулятор позволяет выделить частоты с высоким разрешением 10. .. 20 кГц [107]. [c.117]

Механизм явления связан с образованием в полупроподиико-вом кристалле под действием экспонирующего излучения относительно неподвижного объемного заряда положитель([0 заряженных доноров, в то время как подвижные электроны (их подвижность в 10 раз больше подвижности дырок) накапливаются вблизи положительного электрода. При достаточной толщине объемного заряда (170. .. 100 мкм) поперечная составляющая электрического поля, обра,дуемая градиентами освещенности в поперечном ссчении светового пучка (в плоскости полупроводниковой пластины), при указанном выше срезе кристалла приводит к эффективному изменению его показателя преломления в результате поперечного электрооптического эффекта. Характерно, что продольная составляющая поля в этом случае не приводит к модуляции света. В результате наблюдается подавление в преобразованном изображении крупных деталей и подчеркивание мелких, для которых действие поперечного электроонти ческого 1го (Я выражается сильнее. Соответстве1пго дифракционная Эффективность модуляции света спадает здесь на более высоких пространственных частотах. [c.139]

Увеличение толщины объемного заряла в модуляторе приз при увеличении напряженности внешнего поля приводит не к уменьшению, как в проме , а к увеличению дифракционной эффективности и разрешающей способности ПВМС, причем зависимость дифракционной эффективности от пространственной частоты (ЧКХ) в области высоких пространственных частот выражена в призе менее резко (обратно пропорциональна только квадрату частоты (см. рис. 3.6)). Разрешающая способность приза достигает 50. .. 70 мм-> на уровне 1% дифракционной эффективности, а соответствующая этому критерию чувствительность повышается до 5-Ю- Дж/см . [c.140]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...