Дифракционные микроструктуры вариообъективов видимого и ближнего инфракрасного диапазонов на основе новых оптических пластмасс

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Захаров О.А. Дифракционные микроструктуры вариообъективов видимого и ближнего инфракрасного диапазонов на основе новых оптических пластмасс // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 3. С. 5–12. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-03-05-12

Greisukh G.I., Ezhov E.G., Zakharov O.A. Diffractive microstructures of zoom lenses for visible and near-infrared ranges based on novel optical plastics [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V. 89. № 3. P. 5–12. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-03-05-12

Ссылка на англоязычную версию:

G. I. Greisukh, E. G. Ezhov, and O. A. Zakharov, "Diffractive microstructures of zoom lenses for visible and near-infrared ranges based on novel optical plastics," Journal of Optical Technology. 89(3), 127-131 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000127

Аннотация:

Предмет исследования. Возможности минимизации негативного воздействия на формируемое изображение побочных дифракционных порядков дифракционных микроструктур, включаемых в оптические схемы простых по конструкции вариообъективов. Цель работы. На примере трехкомпонентных восьми- и четырехлинзового рефракционно-дифракционных вариообъективов видимого и ближнего инфракрасного диапазонов продемонстрировать эффективность использования новых оптических пластмасс для компоновки дифракционных микроструктур, корректирующих хроматизм и расширяющих рабочий спектральный диапазон этих объективов. Метод исследования. Комбинированное математическое моделирование в рамках геометрической оптики и строгой теории дифракции. Основные результаты. Показано, что даже в простых по конструкции объективах новые оптические пластмассы позволяют компоновать двухслойные дифракционные микроструктуры, гарантирующие отсутствие не только гало, но и любого другого визуально наблюдаемого отрицательного влияния побочных дифракционных порядков на качество формируемого изображения во всех заявленных диапазонах изменения фокусного расстояния как при дневном, так и при сумеречном освещении. Практическая значимость. Представленные результаты на примере дифракционных микроструктур вариообъективов демонстрируют эффективность расширения ассортимента технологичных и коммерчески доступных оптических пластмасс и призваны стимулировать дальнейшие усилия, направленные на их разработку и массовое производство.

Ключевые слова:

рефракционно-дифракционный вариообъектив, дневное и сумеречное освещение, двухслойные дифракционные микроструктуры, дифракционная эффективность, качество изображения

Благодарность:

Авторы настоящей статьи признательны авторам работы [14] за предоставленную возможность использования дисперсионных формул разработанных ими нанокомпозитных материалов.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 20-19-00081).

Коды OCIS: 110.0110, 220.0220

Список источников:

1. Bittner R. Tolerancing of single point diamond turned diffractive optical elements and optical surfaces // J. European Opt. Soc. Rapid Publications. 2007. V. 2. № 07028.
2. Plastic Hybrid Aspheric Lenses. [Электронный ресурс]. URL: http://www.edmundoptics.com/optics/optical-lenses/aspheric-lenses/plastic-hybrid-aspheric-lenses/3200
3. Nakamura T., Suzuki K., Inokuchi Y., Nishimura S. Fundamental properties of broadband dual-contact diffractive optical elements // Opt. Eng. 2019. V. 58. № 8. Р. 085103.
4. Yang H., Xue C., Xiao J., Chen J. Glued diffraction optical elements with broadband and a large field of view // Appl. Opt. 2020. V. 59. № 23. P. 10217–10223.
5. CameraIQ [Электронный ресурс]. URL: https://www.cameraiq.ru/faq/infrared-cameras/
6. Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Сидякина З.А., Степанов С.А. Расчёт и анализ компактного пластмассово-линзового рефракционно-дифракционного вариообъектива // Компьютерная оптика. 2013. Т. 37. № 2. С. 210–214.
7. Greisukh G.I., Ezhov E.G., Sidyakina Z.A., Stepanov S.A. Design of plastic diffractive-refractive compact zoom lenses for visible–near-IR spectrum // Appl. Opt. 2013. V. 52. № 23. Р. 5843–5850.
8. Грейсух Г.И., Данилов В.А., Ежов Е.Г., Степанов С.А., Усиевич Б.А. Спектральная и угловая зависимости эффективности дифракционных линз с двухрельефной и двухслойной микроструктурой // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 5. C. 56–61.
9. Грейсух Г.И., Данилов В.А., Антонов А.И., Степанов С.А., Усиевич Б.А. Минимизация суммарной глубины внутренних пилообразных рельефов двухслойной рельефно-фазовой дифракционной микроструктуры // Опт. спектр. 2018. Т. 124. № 1. C. 100–104.
10. Greisukh G.I., Yezhov Y.G., Antonov A.I., Danilov V.A., Usievich B.A. Potential opportunities of sawtooth diffraction microstructure with two layers and single relief // J. Optics. 2020. V. 22. № 8. Р. 085604.
11. Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Антонов А.И., Данилов В.А., Усиевич Б.А. Предельные спектральные и угловые характеристики многослойных рельефно-фазовых дифракционных микроструктур // Квант. электрон. 2020. Т. 50. № 7. С. 623–628.
12. Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Захаров О.А., Данилов В.А., Усиевич Б.А. Предельные спектральные и угловые характеристики пилообразных двухслойных двухрельефных дифракционных микроструктур // Квант. электрон. 2021. Т. 51. № 2. С. 184–188.
13. Swanson G.J. Binary optics technology: Theoretical limits on the diffraction efficiency of multilevel diffractive optical elements // MET Lincoln Laboratory Technical Report 914. 1991.
14. Zhang B., Dong K., Piao M., Wang J., Jia R., Jiang H. Optimal design of multilayer diffractive optical element in wide angle of incidence // Opt. Commun. 2022. V. 502. Р. 127340
15. ZEMAX [Электронный ресурс]. URL: https://www.zemax.com/products/opticstudio
16. Werdehausen D., Burger S., Staude I., Pertsch T., Decker M. Dispersion-engineered nanocomposites enable achromatic diffractive optical elements // Optica. 2019. V. 6. № 8. P. 1031–1038.
17. Lyndin N.M. Modal and C Methods Grating Design and Analysis Software [Электронный ресурс]. URL: http://www.mcgrating.com
18. Moharam M.G., Gaylord T.K. Diffraction analysis of dielectric surface-relief gratings // JOSA. 1982. V. 72. № 10. P. 1385–1392.
19. MITSUBISHI GAS CHEMICAL [Электронный ресурс]. URL: http://www.mgc.co.jp/eng/products/kc/iupizeta_ep.html
20. Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Казин С.В., Сидякина З.А., Степанов С.А. Визуальная оценка влияния побочных дифракционных порядков на качество изображения, формируемого рефракционно-дифракционной оптической системой // Компьютерная оптика. 2014. Т. 38. № 3. С. 418–424.