Сверхсветосильный двухдиапазонный градиентно-дифракционный инфракрасный объектив

Ссылка для цитирования:

Грейсух Г.И., Левин И.А., Ежов Е.Г. Сверхсветосильный двухдиапазонный градиентно-дифракционный инфракрасный объектив // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 11. С. 34–42. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-11-34-42

Greisukh G.I., Levin I.A., Ezhov E.G. Ultra-high-aperture dual-range gradient index-diffractive infrared objective [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 11. P. 34–42. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-11-34-42

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Исходная схема оптической системы, включающая тонкие однородные линзы и бесконечно тонкую модель толстой радиально-градиентной линзы, а также высокоапертурный двухдиапазонный инфракрасный триплет, рассчитанный с использованием этой исходной схемы. Цель работы. Моделирование и расчет оптической системы с коаксиальноламинированной радиально-градиентной линзой, а также демонстрация потенциальных возможностей высокоапертурного двухдиапазонного инфракрасного объектива, состоящего из двух однородных и одной радиально-градиентной линз. Метод. Теоретический анализ, компьютерное моделирование и оптимизация с использованием программы оптического проектирования ZEMAX. Основные результаты. Показано, что предложенная бесконечно тонкая модель коаксиально-ламинированной радиально-градиентной линзы, имеющая ту же оптическую силу и продольный хроматизм, что и ее толстый прототип, вместе с тонкими однородными линзами, разделенными воздушными промежутками, может быть использована в качестве исходной схемы разрабатываемой оптической системы. При этом если распределение показателя преломления градиентной линзы известно, то наилучшие сочетание оптических материалов однородных линз и соотношение оптических сил всех элементов схемы могут быть получены из условия ахроматизации, апохроматизации или суперахроматизации путем многократного решения соответствующей системы уравнений. Представлены оптическая схема, конструктивные параметры и оптические характеристики рассчитанного двухдиапазонного (3,5–5 и 8–11,9 мкм) триплета, состоящего из двух однородных и одной градиентной линз, демонстрирующие эффективность предложенного подхода и возможность достижения высоких оптических характеристик у объективов такого типа. Практическая значимость. Результаты настоящего исследования открывают возможность создания на основе коаксиально-ламинированных радиально-градиентных линз простых по конструкции высокоапертурных двухдиапазонных инфракрасных объективов.

Ключевые слова:

композитный градиентный материал, коаксиально-ламинированная радиально-градиентная линза и ее модель, дифракционный оптический элемент, сверхсветосильный двухдиапазонный инфракрасный объектив

Коды OCIS: 110.2760, 110.3080, 220.3620

Список источников:

1. Tissot J.L., Trouilleau C., Fieque B., et al. Uncooled microbolometer detector: Recent developments at Ulis // Opto-Electron. Rev. 2006. V. 14. № 1. P. 25–32. https://doi.org/10.2478/s11772-006-0004-2
2. Keskin S., Akin T. The first fabricated dual-band uncooled infrared microbolometer detector with a tunable micro-mirror structure // Proc. SPIE. 2012. V. 8353. Р. 83531 (11 p.). https://doi.org/10.1117/ 12.964551
3. Smith E.M., Panjwani D., Ginn J., et al. Dual band sensitivity enhancements of a VOx microbolometer array using a patterned gold black absorber // Appl. Opt. 2016. V. 55. № 8. P. 2071–2078. https://doi.org/10.1364/AO.55.002071
4. Alaruri S.D. f/1.6 diffraction-limited air-spaced Cooke triplet photographic lens designs for MWIR and LWIR imaging applications: Geometrical optics performance comparison between Ge–ZnSe–Ge and Si–Ge–Si triplet designs using Zemax // Optik. 2016. V. 127. Iss. 1. P. 254–258. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2015.10.085
5. Greisukh G.I., Levin I.A, Ezhov E.G. Design of ultrahigh-aperture dual-range athermal infrared objectives // Photonics. 2022. V. 9. № 10. P. 742. https://doi.org/10.3390/photonics9100742
6. Gibson D., Bayya S., Nguyen V., et al. IR GRIN optics for imaging // Proc. SPIE. 2016. V. 9822. P. 98220R (9 p.). https://doi.org/10.1117/12.2224094
7. Gibson D., Bayya S., Nguyen V., et al. GRIN optics for multispectral infrared imaging // Proc. SPIE. 2015. V. 9451. P. 94511P (7 p.). https://doi.org/10.1117/ 12.2177136
8. Грейсух Г.И., Левин И.А., Ежов Е.Г. Сверхсветосильный тепловизионный триплет с градиентной линзой: этапы моделирования композитного градиентного материала и потенциальные возможности оптической схемы // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 3. С. 5–13. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-03-5-13
Greisukh G.I., Levin I.A., Ezhov E.G. Ultra-high-aperture infrared triplet with grin lens: Modeling stages of composite gradient-index material and potential possibilities of the optical scheme // J. Opt. Technol. 2024. V. 91. № 3. P. 00–00. https://doi.org/10.1364/JOT.91.000000
9. Грейсух Г.И., Левин И.А., Ежов Е.Г. Моделирование ламинированной радиально-градиентной линзы; расчет и достижимые характеристики двухдиапазонного инфракрасного триплета с такой линзой // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 10. С. 34–42. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-10-34-42
Greisukh G.I., Levin I.A., Ezhov E.G. Modeling of a radial laminated GRIN lens; design and achievable performances of a dual-band infrared triplet with such lens // J. Opt. Technol. 2024. V. 91. № 10. P. 00–00. https://doi.org/10.1364/JOT.91.000000
10. Электронный ресурс URL: https://www.ansys.com/products/optics/ansys-zemax-opticstudio (Ansys Zemax Optic: Studio Comprehensive Optical Design Software). Electronic resource URL: https://www.ansys.com/ products/optics/ansys-zemax-opticstudio (Ansys Zemax Optic: Studio Comprehensive Optical Design Software).
11. Beadie G., Stover E., Gibson D. Temperature-dependent dispersion fitting for a recent infrared glass catalog // Proc. SPIE. 2019. V. 10998. P. 1099804 (6 p.). https://doi.org/10.1117/12.2518494
12. Bayya S., Gibson D., Nuygen V., et al. Design and fabrication of multispectral optics using expanded glass map // Proc. SPIE. 2015. V. 9451. P. 94511N (7 p.). https://doi.org/10.1117/12.2177289
13. Gibson D., Bayya S., Nguyen V.Q., et al. Diffusionbased gradient index optics for infrared imaging // Opt. Eng. 2020. V. 59. № 11. Р. 112604. https://doi.org/10.1117/1.OE.59.11.112604
14. Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Степанов С.А. Сравнительный анализ хроматизма дифракционных и рефракционных линз // Компьютерная оптика. М.: МЦНТИ, 2005. Вып. 28. С. 60–65.
Greisukh G.I., Ezhov E.G., Stepanov S.A. Comparative analysis of chromatism of diffractive and refractive lenses [in Russian] // Computer Opt. Moscow: ICSTI, 2005. Iss. 28. P. 60–65.
15. Greisukh G.I., Levin I.A., Zakharov O.A. Diffractive elements in thermal imaging monofocal dual-band objectives: Design and technological aspects // Computer Opt. 2024. V. 48. № 2. P. 210–216. https://doi.org/10.18287/2412-6179-CO-1336
16. Электронный ресурс URL: https://www.scd.co.il/ wp-content/uploads/2019/07/Bird640-17-ceramic_ brochure_v3_PRINT.pdf (SemiConductor Devices). Electronic resource URL: https://www.scd.co.il/ wp-content/uploads/2019/07/Bird640-17-ceramic_ brochure_v3_PRINT.pdf (SemiConductor Devices).
17. Электронный ресурс URL: https://astrohn.ru/ product/astrohn-64017-2/ (ASTRON-64017-2. Microbolometer Matrix Detector.).
Electronic resource URL: https://astrohn.ru/product/ astrohn-64017-2/ (ASTRON-64017-2. Microbolometer Matrix Detector.).