ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-03-26-37

УДК: 535.016

Сопоставительный анализ оценок дифракционной эффективности двухрельефных микроструктур видимого и двойного инфракрасного диапазонов в рамках скалярной и строгой теорий дифракции

Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Антонов А.И., Данилов В.А., Усиевич Б.А.

Полный текст на elibrary.ru

Ссылка для цитирования:

Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Антонов А.И., Данилов В.А., Усиевич Б.А. Сопоставительный анализ оценок дифракционной эффективности двухрельефных микроструктур видимого и двойного инфракрасного диапазонов в рамках скалярной и строгой теорий дифракции // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 3. С. 26–37. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-03-26-37

 

Greisukh G.I., Ezhov E.G., Antonov A.I., Danilov V.A., Usievich B.A. Comparative analysis estimates for two-relief microstructures diffraction efficiency in the visible and dual infrared ranges in the framework of scalar and rigorous diffraction theories [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 3. P. 26–37. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-03-26-37

Ссылка на англоязычную версию:

G. I. Greisukh, E. G. Ezhov, A. I. Antonov, V. A. Danilov, and B. A. Usievich, "Comparative analysis estimates for two-relief microstructure diffraction efficiency in the visible and dual-infrared ranges in the framework of scalar and rigorous diffraction theories," Journal of Optical Technology. 90(3), 119-124 (2023). https://doi.org/10.1364/JOT.90.000119

Аннотация:

Предмет исследования. Дифракционная эффективность двухслойных дифракционных микроструктур с двумя пилообразными внутренними рельефами. Цель работы. Оценка степени достоверности результатов, получаемых в скалярном приближении, но с учетом реальных глубин двух пилообразных рельефов, методом эффективной области при компоновке и расчете микроструктур, предназначенных для работы в двойном инфракрасном диапазоне, включающем средний и дальний поддиапазоны инфракрасного излучения (3,4–11,4 мкм). Это относится к подбору оптимальных пар оптических материалов, к оценкам оптимальных глубин рельефов и достижимой дифракционной эффективности в пределах заданного интервала углов падения излучения на микроструктуру при выбранном относительном пространственном периоде микроструктуры. Метод. Комбинированное математическое моделирование в рамках скалярной и строгой теорий дифракции. Основные результаты. Показано, что в двойном инфракрасном диапазоне дополнительная электромагнитная оптимизация может дать результаты, значимо отличающиеся от результатов, полученных методом эффективной области, только при суммарной глубине рельефов, более чем на порядок превышающей максимальную длину волны рабочего спектрального диапазона. Практическая значимость. Представленные результаты открывают возможность значительного сокращения трудозатрат при проектировании рефракционнно­дифракционных объективов двойного инфракрасного диапазона.

 

Благодарность: исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 20­19­00081).

Ключевые слова:

двухслойная дифракционная микроструктура, дифракционная эффективность, скалярная и строгая теории дифракции, двойной инфракрасный диапазон

Коды OCIS: 050.0050

Список источников:
  1. Бобров С.Т., Грейсух Г.И., Туркевич Ю.Г. Оптика дифракционных элементов и систем. Л.: Машиностроение, 1986. 223 с.
  2. Greisukh G.I., Bobrov S.T., Stepanov S.A. Optics of diffractive and gradient­index elements and systems. Bellingham: SPIE Press, 1997. 414 p.
  3. Arieli Y., Ozeri S., Eisenberg N. Design of a diffractive optical element for wide spectral bandwidth // Opt. Lett. 1998. V. 23. № 11. P. 823–824.
  4. Лукин А.В. Голограммные оптические элементы // Оптический журнал. 2007. Т. 74. № 1. С. 80–87.
  5. Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Степанов С.А. Выбор материалов для «ахроматизации» рельефно­фазовых дифракционных структур // Компьютерная оптика. 2008. Т. 32. № 1. С. 43–46.
  6. Zhao Y.H., Fan C.J., Ying C.F., Liu S.H. The investigation of triple­layer diffraction optical element with wide field of view and high diffraction efficiency // Opt. Com. 2013. V. 295. P. 104–107. http://doi.org/10.1016/j.optcom.2013.01.009
  7. Грейсух Г.И., Данилов В.А., Ежов Е.Г., Степанов С.А., Усиевич Б.А. Спектральная и угловая зависимости эффективности рельефно­фазовых дифракционных линз с двух­ и трехслойной микроструктурами // Опт. и спектр. 2015. Т. 118. № 6. C. 997–1004. http://doi.org/10.7868/S0030403415060094
  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., Степанов С.А., Антонов А.И., Усиевич Б.А. Спектральная и угловая зависимость эффективности трехслойных рельефно­фазовых дифракционных элементов ИК диапазона // Опт. и спектр. 2018. Т. 125. № 1. C. 57–61. http://doi.org/10.21883/OS.2018.07.46267.57­18
  10. Greisukh G.I., Danilov V.A., Ezhov E.G., Kazin S.V., Usievich B.A. Highly efficient double­layer diffraction microstructures based on new plastics and molded glasses // Photonics. 2021. V. 8. № 8. P. 327. https://doi.org/10.3390/photonics8080327
  11. Yang H., Xue C., Li C., Wang J., Zhang R. Diffraction efficiency sensitivity to oblique incident angle for multilayer diffractive optical elements // Appl. Opt. 2016. V. 55. № 25. P. 7126–7133. https://doi.org/10.1364/AO.55.007126
  12. Yang C., Yang H., Li C., Xue C. Optimization and analysis of infrared multilayer diffractive optical elements with finite feature sizes // Appl. Opt. 2019. V. 58. P. 2589–2595. https://doi.org/10.1364/AO.58.002589
  13. Moharam M.G., Gaylord T.K. Diffraction analysis of dielectric surface­relief gratings // JOSA. 1982. V. 72. № 10. P. 1385–1392.
  14. Greisukh G.I., Danilov V.A., Ezhov E.G., Stepanov S.A., Usievich B.A. Comparison of electromagnetic and scalar methods for evaluation of efficiency of diffractive lenses for wide spectral bandwidth // Opt. Com. 2015. V. 338. P. 54–57. https://doi.org/10.1016/J.OPTCOM.2014.10.037
  15. Антонов А.И., Грейсух Г.И., Казин С.В. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022681578 (2022).
  16. Lyndin N.M. Modal and C Methods Grating Design [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.mcgrating.com (дата обращения 09.10.2022).
  17. ZEMAX [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.zemax.com/products/opticstudio (дата обращения 09.10.2022).
  18. Mitsubishi Gas Chemical. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.mgc.co.jp/eng/products/kc/iupizeta_ep.html (дата обращения 09.10.2022).
  19. Zhang Bo, Qingfeng Cui, Mingxu Piao. Design of dual­band infrared lens with multilayer diffractive optical element // Proc. SPIE 11337. AOPC 2019: Optical Spectroscopy and Imaging. 2019. 113370R. https://doi.org/10.1364/AO.58.002058
  20. Zhang Bo, Qingfeng Cui, Mingxu Piao, Yang Hu. Design of dual­band infrared zoom lens with multilayer diffractive optical elements // Appl. Opt. 2019. V. 58. № 8. P. 2058–2067. https://doi.org/10.1364/AO.58.002058
  21. Грейсух Г.И., Данилов В.А., Ежов Е.Г., Антонов А.И., Усиевич Б.А. Дифракционные элементы в оптических системах среднего и двойного ИК­диапазона // Фотоника. 2020. Т. 14. № 2. С. 160–169. https://doi.org/10.22184/1993­7296.FRos.2020.14.2.160.169
  22. Грейсух Г.И., Левин И.А., Казин С.В. Активная атермализация двухдиапазонных ИК­вариообъективов // Компьютерная оптика. 2020. Т. 44. № 6. С. 931–936. https://doi.org/10.18287/2412­6179­CO­775
  23. Laborde V., Loicq J., Habraken S., Kershen G. Making compact and innovative dual­band thermal imagers using hybrid optical element // Proc. SPIE 11852. Internat. Conf. Space Optics — ICSO 2020. 2020. 118522E. https://doi.org/10.1117/12.2599377