Метод расчета фазовой функции голограммного оптического элемента, формирующего изображение прицельного знака осесимметричной геометрической формы

, ,

Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана

МЕТОД РАСЧЕТА ФАЗОВОЙ ФУНКЦИИ ГОЛОГРАММНОГО ОПТИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА, ФОРМИРУЮЩЕГО ИЗОБРАЖЕНИЕ ПРИЦЕЛЬНОГО ЗНАКА ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

В работе показаны актуальность создания ДОЭ для фокусирования лазерного излучения в различные геометрические изображения для возможности оперативной смены прицельных знаков в голографическом коллиматорном прицеле, целесообразность использования геометрооптического приближения в решении обратной задачи фокусировки. Приведена рассчитанная фазовая функция составного ДОЭ, обеспечивающие образование в фокальной плоскости изображения прицельного знака осесимметричной геометрической формы.

Для получения ГОЭ в голографическом прицеле требуется использовать шаблон, в качестве которого выступает дифракционный оптический элемент (ДОЭ). ДОЭ, синтезируемые методами компьютерной оптики, открывают возможность формирования сложных контурных конфигураций в фокальной плоскости. Решение прикладных задач генерации фотошаблонов, создания реперных знаков и использования в оптических устройствах прицеливания делает актуальной задачу фокусировки лазерного излучения в сложное изображение в фокальной плоскости. В частности, фокусировка в контур, представляющий буквенно-цифровую информацию, может осуществляться «составными фокусаторами» в набор отрезков и полуокружностей (рис. 1а).

Рассматривается задача расчета фазовой функции элемента, предназначенного для фокусировки плоского пучка с заданной исходной интенсивностью в кривую линию S, заданную параметрическим уравнением в задней фокальной плоскости .

Наглядная интерпретация может быть получена на примере ДОЭ, фокусирующего излучение в набор из N точек, расположенных на пространственной кривой. Тогда и апертуру нужно разбить на N областей-сегментов. Общее решение задачи расчета фазовой функции в геометрооптическом приближении описано в [2].

а б

Рис. 1. Геометрия задачи фокусировки в прицельный знак осесимметричной геометрической формы (а); вид фазовой функции фотошаблона (б)

Необходимый прицельный знак (рис. 1а) имеет хоть и осесимметричную геометрическую форму, но является сложным, то есть составным: он объединяет в себе кольцо диаметром d и толщиной δ и крест без центра той же толщины. В данной работе проблема составной структуры изображения решается следующим образом. Апертура ДОЭ разделяется по радиусу на две области (рис. 1б). Первая область радиусом фокусирует излучение в кольцо, а вторая, кольцевая область – в состоящий из четырех отрезков крест без центра.

Рассчитаем фазовую функцию области, фокусирующей излучение в крест без центра. Она [1] имеет вид:

(1)

Результат численного расчета фазовой функции ДОЭ с параметрами , , при числе элементов дискретизации фазы по двум осям представлен на рис. 1б.

Список литературы

1. Методы компьютерной оптики / под ред. . М.: Физматлит, 2003.

2. Гончарский А. В., Попов В. В., Степанов  в компьютерную оптику. М.: Изд-во Московского университета, 1991.

3. Котляр В. В., Осипов  в круг и кольцо из гауссового пучка. Компьютерная оптика. 2001. №21. C.40-44.

4. Волков А. В., Досколович Л. Л., Казанский Н. Л., Успленьев Г. В., Занелли А. Создание и исследование бинарных фокусаторов для мощного ND-YAG лазера. Компьютерная оптика. 2000. № 20. C.84-89.