УДК: 535.31

Градиентный метод расчета оптических элементов для формирования заданной освещенности на криволинейной поверхности

Белоусов А.А., Досколович Л.Л., Харитонов С.И.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Белоусов А.А., Досколович Л.Л., Харитонов С.И. Градиентный метод расчета оптических элементов для формирования заданной освещенности на криволинейной поверхности // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 3. С. 30–35.

Belousov A.A., Doskolovich L.L., Kharitonov S.I. A gradient method of designing optical elements for forming a specified irradiance on a curved surface [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2008. V. 75. № 3. P. 30–35.

Ссылка на англоязычную версию:

A. A. Belousov, L. L. Doskolovich, and S. I. Kharitonov, "A gradient method of designing optical elements for forming a specified irradiance on a curved surface," Journal of Optical Technology. 75 (3), 161-165 (2008). https://doi.org/10.1364/JOT.75.000161

Аннотация:

Рассмотрен расчет преломляющих оптических элементов для формирования заданного распределения освещенности на криволинейной поверхности при компактном источнике света. Расчет основан на представлении поверхности элемента через распределение эйконала светового поля в прилегающей плоскости. Эйконал определяется в виде полинома. Расчет преломляющей поверхности основан на градиентной минимизации функционала ошибки, представляющего различие расчетной и заданной освещенностей полей. Для градиента функционала ошибки получено аналитическое выражение. Проведен расчет преломляющих элементов для формирования прямоугольного распределения освещенности на плоской и цилиндрической поверхностях.

Благодарность:

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 07-07-97601-р_офи, 07-01-96602-р_поволжье_а, 07-07-91580-АСП_а; гранта CRDF Project RUXO-014-SA-06.

Коды OCIS: 080.2740

Список источников:

1. Методы компьютерной оптики / Волков А.В., Головашкин Д.Л., Досколович Л.Л., Казанский Н.Л., Котляр В.В., Павельев B.C., Скиданов Р.В., Сойфер В.А., Соловьев B.C., Успленьев Г.В., Харитонов С.И., Хонина С.Н. / Под ред. Сойфера В.А. М.: Физматлит, 2003. 688 с.

2. Soifer V.A., Doskolovich L.L., Golovashkin D.L., Kharitonov S.I., Khonina S.N., Kotlyar V.V., Paveliev V.S., Skidanov R.V., Soloviev V.S., Volkov A.V., Uspleniev G.V. Methods For Computer Design of Diffractive Optical Elements / Ed. by Soifer V.A. Wiley-Interscience Publication John Wiley & Sons, Inc., 2002. 765 p.
3. Данилов В.Л., Попов В.В., Прохоров А.М., Сагателян Д.М., Сисакян Е.В., Сисакян И.Н., Сойфер В.А. Оптические элементы, фокусирующие когерентное излучение в произвольную фокальную линию//Препринт № 69 ФИАН СССР. М.: ФИАН СССР, 1983. 41 с.

4. Гончарский А.В., Данилов В.А., Попов В.В., Прохоров A.M., Сисакян И.Н., Сойфер В.А., Степанов В.В. Решение обратной задачи фокусировки лазерного излучения в произвольную кривую//Докл. АН СССР. 1983. Т. 273. № 3. С. 605-608.

5. Данилов В.Л., Попов В.В., Прохоров A.M., Сагателян Д.М.,Сисакян И.Н., Сойфер В.А. Синтез оптических элементов, создающих фокальную линию произвольной формы//Письма в ЖТФ. 1982. Т. 8. № 13. С. 810-815.

6. Гончарский А.В., Попов В.В., Степанов В.В. Введение в компьютерную оптику. М.: Изд-во МГУ, 1991. 309 с.

7. Данилов В.А., Кинбер Б.Е., Шилов А.Е. Теория когерентных фокусаторов//Компьютерная оптика. М.: МЦНТИ, 1987. В. 1. С. 40-52.
8. Elmer W.B. The Optical Design of Reflectors / 2nd Edition. New York: Wiley, 1985.
9. Feuermann D., Gordon J.M., Ries H. Nonimaging optical designs for maximum power density remote irradiation // Appl. Opt. 1998. V. 37. P. 1835–1844.
10. Feuermann D., Gordon J.M. Optical performance of axisymmetric edge-ray concentrators and illuminators // Appl. Opt. 1998. V. 37. P. 1905–1912.
11. Gordon J.M., Rabl A. Reflectors for uniform far-field irradiance: fundamental limits and example of an axisymmetric solution // Appl. Opt. 1998. V. 37. P. 44–47.
12. Ries H., Muschaweck J. Tailored freeform optical surfaces // JOSA. A. 2002. V. 19. P. 590–595.
13. Hicks R.À. Designing a mirror to realize a given projection // JOSA. A. 2005. V. 22. P. 323–330.
14. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970.

15. Градиентный метод расчета эйконала для фокусировки в заданную область / Белоусов А.А., Досколович Л.Л., Харитонов С.И. // Автометрия. 2007. V. 43. № 3.
16. Dresel Th., Beyerlein M., Schwider J. Design of computergenerated beam-shapingholograms by iterative finiteelement mesh adaption // Appl. Opt. 1996. V. 35. P. 6865–6874.
17. http://www.lambdares.com/products/tracepro/index.phtml